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JP3892743B2 - Reaction cell and method of use thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は反応セルに関し、さらに詳しくは、例えば酵素反応、核酸ハイブリダイゼーションなどの（生）化学反応を進行させる反応セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反応セル内に性質が未知であるサンプルを収容し、一定の反応時間経過後に反応の進行度やサンプルの特性を例えば比色などにより検出したり、同定することが行われている。
【０００３】
ところで、ハイブリダイゼーション法は、遺伝物質の検出および同定のために有効な方法である。ハイブリダイゼーションは、相補的な塩基をもつ１本鎖のＤＮＡなど核酸同士がお互いに結合し２本鎖を形成することのものである。このようなハイブリダイゼーション反応を利用して、核酸の解析を行うには、予め片方の１本鎖を蛍光物質などで標識しておく。ハイブリダイゼーション反応を行った後に２本鎖に検出される標識量を検出してハイブリダイゼーション量を決定するものである。即ち、片方の核酸の塩基配列が既知の場合、未知の配列の核酸分子と接触させて、その既知核酸とのハイブリダイゼーション量を検出することにより、未知の核酸物質の塩基配列を推定するものである。
【０００４】
上記した核酸ハイブリダイゼーションに限られず各種の酵素反応も、溶液を収容する反応セルを用いることにより、反応を促進させることができる。しかし、このような反応セルに単に溶液を入れただけでは、効率よく反応が進まない場合があるため、反応セル内の溶液をバイブレータや超音波発信機を用いて振動、撹拌することが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した反応セルを備える反応測定装置やＤＮＡ分析装置などは、医療現場、実験現場、野外など様々な場所で使用する都合上、小型化が望まれている。これに伴い、反応セル自体も小型化、微細化が要望されている。加えて、ＤＮＡサンプルなどの高価な物質や、試薬、酵素などを大量に使うことは、分析や生成の低コスト化と逆行する。しかし、小型化、微細化が図られた反応セルを用いて溶液を反応させる場合、上記したバイブレータや超音波発信機などの振動手段を用いることが困難となる。
【０００６】
また、反応セル内の溶液を撹拌するために、上記したバイブレータや超音波発信機を用いても内部溶液が停滞状態または層流となり易い。反応セル内の溶液が停滞または層流状態にある場合は、反応は拡散律則となり易く、上記した振動手段を用いて反応セル内の反応を促進させる効果が乏しいものと考えられる。さらに、バイブレータや超音波発信機を用いた場合には、キャビテーションが発生し易くなり、溶液中の生体高分子などを壊してしまうという不都合がある。
【０００７】
今後、反応セル自体の小型化、微細化が図られると、バイブレータや超音波発信機などは、振動手段として不適当となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、小型化が図れると共に、溶液の撹拌効率の向上や反応の制御を行うこと可能にする反応セルおよびその使用方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、周壁部と底部とを有して、溶液を収容するセルと、前記セルの内側周壁面または内側底部若しくは外側底部の一部に一体的に設けられ、前記溶液を用いた反応を促進／制御するために前記溶液の撹拌を行う圧電／電歪振動子と、を備える反応セルであって、前記圧電／電歪振動子の振動の振幅をΔｄとし、前記セルの振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ ＜０．０１であることを要旨とする。
【００１０】
このような構成の第１の特徴に係る発明では、セルの内側面又は外側面から溶液に直接的又は間接的に振動を伝達することができる。圧電／電歪振動子の振動時間、振動間隔などを規定することにより、溶液の反応の進行度や反応時間などを制御することができる。
【００１１】
また、第１の特徴に係る発明では、圧電／電歪振動子でセル内の溶液の状態変化を検出する構成としてもよい。このような構成にすることにより、溶液の化学反応が進み、例えば溶液の粘度、比重等の変化を圧電／電歪振動子の振動に伴う電気定数の変化を検出することで溶液の状態、ひいては反応の進度、反応の状態を検出することが可能となる。
【００１２】
さらに、第１の特徴に係る発明では、圧電／電歪振動子の振動の振幅をΔｄとし、セルの振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ ＜０．０１の範囲としている。０．０００００１＞Δｄ／ｄであると振動の効果が発揮できず、またΔｄ／ｄ＞０.０１であると、溶液、特に生体高分子を含む溶液の場合、振動による目的外の分解等が生じやすくなる。
【００１３】
また、第１の特徴に係る発明では、セルが例えば、マトリクス状に複数配置された構成とすることにより、多数箇所で溶液反応を行うことが可能となる。この場合、各セルに設けられた圧電／電歪振動子の稼働を同時または個別に制御することにより、撹拌の制御、反応制御、並びに状態検出などをそれぞれのセルに応じて行うことが可能となる。
【００１４】
第１の特徴に係る発明では、セルが、周壁部と底部とで形成された凹部内に溶液が収容され、圧電／電歪振動子が底部および／または周壁部に一体的に形成されている。このような構成では、圧電／電歪振動子が溶液に直接振動を伝達することができ、セル間で振動を独立して制御することができる。尚、圧電／電歪振動子が底部に一体的に形成されている場合は、圧電／電歪振動子が形成されている底部の部分を薄板とすることが好ましい。こうすることで、圧電／電歪振動子の振動をセル底部のたわみ振動として溶液全体を振動することができる。
【００１５】
加えて、第１の特徴に係る発明では、周壁部と底部とは、ジルコニアセラミックスで一体焼成されてなる構成とすることが好ましい。一般的にジルコニアセラミックスは緻密な焼成体からなり、溶液を保持し、圧電／電歪振動子の振動を減衰することが少なく溶液に付与することが可能となることに加え、圧電／電歪振動子を一体にて形成する際、例えば圧電／電歪振動子をジルコニアセラミックス上で焼成する場合、圧電／電歪振動子との反応性が低く、セラミックスの劣化なく一体化セルが実現できる。尚、ジルコニアセラミックスは、一般的にイットリア等の添加物を加え焼成することで、その結晶構造を正方晶、立方晶、単斜晶の混合からなるように作られ充分な機械強度を保持するが、特に水溶性の溶液にふれるセルの内側の部分は、イットリア等の添加物の含有率を高くし、その結晶構造を立方晶の割合が多くなるような結晶構造とした多層構造としてもよい。こうすることで、セルの機械的強度を保持した上で、溶液に触れる部分でのジルコニアセラミックスの結晶変態が発生することが防げ、耐久性のより向上した反応セルが実現できる。
【００１６】
加えて、第１の特徴に係る発明では、溶液の反応状態を光によって検出する場合に、セルの周壁部と底部とが、光透過性を有するセラミックスで一体焼成されてなる構成とすることが望ましい。また、周壁部がセラミックスで形成され、底部は透明なガラスや合成樹脂でなるハイブリッド構造としてもよい。さらに、セルは、周壁部および底部が、透明なガラスまたは合成樹脂で形成され、圧電／電歪振動子が周壁部または前記底部に貼着されている構成としてもよい。光透過性を有するセラミックスで一体焼成されていることにより、セル上で直接圧電／電歪振動子を焼成、形成することができる。また、周壁部がセラミックスで形成され、底部は透明なガラスや合成樹脂でなるハイブリッド構造とすることで、周辺部をセラミックスのグリーンシート積層、焼成法等の大量生産に適した製法で安定して形成でき、また生体高分子等を固定化し易く、反応状態を光で検出するのに適した透明なガラスや合成樹脂との組み合わせが実現でき、安価で性能の優れた反応セルが可能となる。また、圧電／電歪振動子が周壁部または前記底部に貼着されている構成とすることで、周壁部または前記底部の材料選択の幅が広がり、生化学的に最適な材料選択ができる。
【００１７】
第１の特徴に係る発明では、周壁部と底部とを有してなり、溶液を収容する凹状の複数のセルを有し、前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられ、前記セルのそれぞれに圧電／電歪振動子が設けられていてもよい。
【００１８】
このような構成では、複数のセルを内包するセルに設けられた圧電／電歪振動子を駆動することにより、内包するセル全体の溶液を均等に撹拌することができ、内包される各セルは個々に圧電／電歪振動子で撹拌制御することができる。
【００１９】
第１の特徴に係る発明では、周壁部と底部とを有してなり、溶液を収容する凹状の複数のセルを有し、前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられるとともに、小さなセルが形成された大きなセルの少なくとも一部に、小さなセルが形成された箇所以外の箇所であって、大きなセルに収容された溶液を移動、撹拌する圧電／電歪振動子が設けられていてもよい。
【００２０】
第１の特徴に係る発明では、大きなセルの少なくとも一部に設けられた圧電／電歪振動子は、大きなセルの溶液を撹拌するのに最適な設計、
材料構成で実現することができ、該圧電／電歪振動子を駆動することにより、小さなセルを内包する大きなセル全体の溶液を自由に撹拌することができる。尚、内包される各小セルはさらに個々に圧電／電歪振動子で撹拌制御することができる構成になっていてもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る反応セルおよびその使用方法の詳細を図面に示す各実施の形態に基づいて説明する。
【００２９】
［反応セル］
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る反応セルの第１の実施の形態を示している。図１（ａ）は反応セル１の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３０】
本実施の形態に係る反応セル１は、容器状のセル本体２と、このセル本体２の底部下面（外側面）に設けられた円形状の圧電／電歪振動子３とから構成されている。尚、圧電／電歪振動子３は図示しない上部電極と下部電極とに挟まれたサンドイッチ構造とする。セル本体２は、円形の底板部２Ａと、この底板部２Ａの周縁から所定高さ立ち上がって底板部２Ａを取り囲む周壁部２Ｂとが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。このような構造の反応セル１においては、底板部２Ａ上の周壁部２Ｂで取り囲まれた空間が溶液収容空間４となっている。圧電／電歪振動子３は、図１（ａ）に示すように、底板部２Ａの下面に底板部２Ａと同心円状に配置、貼着されている。圧電／電歪振動子３の直径は、底板部２Ａより短く設定されている。いる。なお、反応セル１における溶液収容空間４の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。特に、圧電／電歪振動子３の振動の振幅をΔｄとし、振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ＜０．０１であることが好ましい。０．０００００１＞Δｄ／ｄであると、振動の効果が発揮できず、またΔｄ／ｄ＞０．０１であると、溶液、特に生体高分子を含む溶液の場合、振動による目的外の分解等が生じやすくなるからである。
【００３１】
本実施の形態に係る反応セル１においては、溶液収容空間４内に溶液を収容した状態で、圧電／電歪振動子３を駆動することにより、底板部２Ａの撓み振動となって溶液収容空間４内の溶液へ振動が伝達できる。尚、駆動の周波数が溶液を入れた反応セル１の共振周波数より十分高い場合、或いは、底板部２Ａの剛性が十分に高い場合は、圧電／電歪振動子３で発生した振動は、底板部２Ａを介して溶液収容空間４内の溶液へ伝達される。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。ここで、圧電／電歪振動子３は、微細な振動であり、溶液中でキャビテーションが発生せず、例えば生体高分子などの立体構造が壊れることなく撹拌できる。
【００３２】
また、震動源として圧電／電歪振動子３を用いるため、加熱操作などの他の操作装置内でも振動させることができる。
【００３３】
なお、圧電／電歪振動子３は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００３４】
さらに、圧電／電歪振動子３に図示しない配線を介して信号発生、解析回路が接続されており、微弱な振動を励起する電圧信号を印加し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘度等を判定することができる。このように反応セル１内の反応進捗状況を粘度で感知して、自動的に反応の進捗状況に応じた最適な振動を行うことができる。このような流体特性の変化の検知は、例えば特開平８−２０１２６５号公報に記載されており、この内容が参照できる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る反応セルの第２の実施の形態を示している。図２（ａ）は反応セル１０の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３６】
本実施の形態に係る反応セル１０は、容器状のセル本体１１と、このセル本体１１の底部下面に設けられた環状の圧電／電歪振動子１２とから構成されている。
【００３７】
セル本体１１は、円形の底板部１１Ａと、この底板部１１Ａの周縁から所定高さ立ち上がって底板部１１Ａを取り囲む周壁部１１Ｂとが、例えば透光性アルミナセラミックスにより一体に形成されている。このような構造の反応セル１０においては、底板部１１Ａ上の周壁部１１Ｂで取り囲まれた空間が溶液収容空間１３となっている。なお、反応セル１０における溶液収容空間１３の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。本実施の形態においても、圧電／電歪振動子１２の振動の振幅をΔｄとし、振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ＜０．０１であることが好ましい。
【００３８】
圧電／電歪振動子１２は、図２（ａ）に示すように、底板部１１Ａの下面に底板部１１Ａと同心円状に配置、貼着されている。圧電／電歪振動子１２の最大直径は、底板部１１Ａより短く設定されている。上記したように、圧電／電歪振動子１２は、環状であるため、底板部１１Ａの中央は圧電／電歪振動子１２が存在しない領域となっている。このため、底板部１１Ａが光透過性を有するように板厚を設定したり、光透過性の良好な材料で形成することにより、底板部１１Ａの中央で溶液の状態を光透過率を測定することによりモニターすることが可能となる。
【００３９】
本実施の形態に係る反応セル１０においても、溶液収容空間１３内に溶液を収容した状態で、圧電／電歪振動子１２を駆動することにより、底板部１１Ａの撓み振動となって、或いは、底板部１１Ａを介して圧電／電歪振動子１２で発生した振動を溶液収容空間１３内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明に係る反応セルの第３の実施の形態を示している。図３（ａ）は反応セル２０の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００４１】
本実施の形態に係る反応セル２０は、容器状のセル本体２１と、このセル本体２１内に設けられた圧電／電歪振動子２２とから構成されている。尚、圧電／電歪振動子２２は図示しない上部電極と下部電極とで挟まれたサンドイッチ構造となっている。セル本体２１は、円形の底板部２１Ａと、この底板部２１Ａの周縁から所定高さ立ち上がって底板部２１Ａを取り囲む周壁部２１Ｂとからなり、底板部２１Ａは例えば透光性アルミナセラミックス、周壁部２１Ｂは例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。このような構造の反応セル２０においては、底板部２１Ａ上の周壁部２２Ｂで取り囲まれた空間が溶液収容空間２３となっている。
【００４２】
圧電／電歪振動子２２は、図３（ａ）に示すように、周壁部２１Ｂの内側面にそって周回するように配置、貼着されている。このように、本実施の形態でも、底板部２１Ａを光透過性を有する構造、材料で形成することにより、内部の溶液の反応状態を光を用いて検出することが可能となる。なお、本実施の形態においても、反応セル２０の溶液収容空間２３の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、適宜変更可能である。
【００４３】
本実施の形態に係る反応セル２０においては、溶液収容空間２３内に溶液を収容した状態で、圧電／電歪振動子２２を駆動することにより、直接、底板部２１Ａを介して圧電／電歪振動子２２で発生した振動を溶液収容空間２３内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００４４】
なお、圧電／電歪振動子２２は、図示しない配線と介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などを適宜制御され得るようになっている。そして、セル内部の圧電／電歪振動子の表面には、その上部電極の上に振動子全体を覆うように樹脂等からなる防水コートがされている。
【００４５】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明に係る反応セルの第４の実施の形態を示している。図４（ａ）は本実施の形態に係る反応セル３０の平面図、図４（ｂ）は図４（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００４６】
本実施の形態に係る反応セル３０は、容器状のセル本体３１と、このセル本体３１の底部下面（外側面）に設けられた一対の圧電／電歪振動子３２とから構成されている。セル本体３１は、比較的厚い円形の底板部３３と、この底板部３３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部３３を取り囲む周壁部３４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００４７】
底板部３３の上面には、底板部３３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部３５が形成されている。これら凹部３５は、溶液を収容する溶液収容小空間３６を形成している。そして、上記した圧電／電歪振動子３２は、これら凹部３５の比較的薄い底板３７の下面中央に配置、貼着されている。このような構造の反応セル３０においては、凹部３５内の溶液収容小空間３６と、底板部３３上の周壁部３４で取り囲まれた溶液収容大空間３８とを有している。上記した圧電／電歪振動子３２は、底板３７の直径より短い円形である。なお、反応セル３０における溶液収容大空間３８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。
【００４８】
本実施の形態に係る反応セル３０においては、溶液収容小空間３６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間３８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子３２を駆動することにより、底板３７を介して圧電／電歪振動子３２で発生した振動を溶液収容小空間３６や溶液収容大空間３８内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。尚、溶液収容小空間３６を個別に振動、制御することで、各々の小空間での溶液反応が最適化され、結果として溶液収容大空間３８内の反応も所望の状態に制御できる。
【００４９】
なお、本実施の形態に係る反応セル３０においても、圧電／電歪振動子３２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００５０】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明に係る反応セルの第５の実施の形態を示している。図５（ａ）は本実施の形態に係る反応セル４０の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【００５１】
本実施の形態に係る反応セル４０は、容器状のセル本体４１と、このセル本体４１の底部下面（外側面）に設けられた一対の円形状の圧電／電歪振動子４２とから構成されている。セル本体４１は、比較的厚い円形の底板部４３と、この底板部４３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部４３を取り囲む周壁部４４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００５２】
底板部４３の上面には、底板部４３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部４５が形成されている。これら凹部４５は、溶液を収容する溶液収容小空間４６を形成している。そして、上記した圧電／電歪振動子４２は、これら凹部４５の比較的薄い底板４７の下面中央に配置、貼着されている。このような構造の反応セル４０においては、凹部４５内の溶液収容小空間４６と、底板部４３上の周壁部４４で取り囲まれた溶液収容大空間４８とを有している。上記した圧電／電歪振動子４２は、円形であり、底板４７の直径と同等の直径を有する。なお、この反応セル４０における溶液収容大空間４８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。
【００５３】
本実施の形態に係る反応セル４０においては、溶液収容小空間４６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間４８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子４２を駆動することにより、底板４７を介して圧電／電歪振動子４２で発生した振動を溶液収容小空間４６や溶液収容大空間４８内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。尚、圧電／電歪振動子４２は、底板４７の直径と同等の直径を有しているため、凹部４５内の振動はより均一に溶液に伝わる。
【００５４】
なお、本実施の形態に係る反応セル４０においても、圧電／電歪振動子４２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００５５】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明に係る反応セルの第６の実施の形態を示している。図６（ａ）は本実施の形態に係る反応セルの平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【００５６】
本実施の形態に係る反応セル５０は、容器状のセル本体５１と、このセル本体５１の底部下面（外側面）に設けられた一対の環状の圧電／電歪振動子５２とから構成されている。セル本体５１は、平面円形状の厚い底板部５３と、この底板部５３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部５３を取り囲む周壁部５４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００５７】
底板部５３の上面には、底板部５３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部５５が形成されている。これら凹部５５は、溶液を収容する溶液収容小空間５６を形成している。そして、上記した圧電／電歪振動子５２は、これら凹部５５の薄い底板５７の下面に配置、貼着されている。このような構造の反応セル５０においては、凹部５５内の溶液収容小空間５６と、底板部５３上の周壁部５４で取り囲まれた溶液収容大空間５８とを有している。上記した圧電／電歪振動子５２は環形状であり、最大直径が底板５７の直径と同等の直径を有する。
【００５８】
なお、この反応セル５０における溶液収容大空間５８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル５０は、凹部５５の深さを深くするため、底板部５３の厚みを厚く設定している。また、底板５７は、厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この底板５７の中央部に圧電／電歪振動子５２が存在しないため、凹部５５内の溶液の反応が進んで溶液の光透過率が変化することや、発光反応を検出することが可能である。また、圧電／電歪振動子５２が存在する箇所は光透過性を有しない構成になっており、発光反応を検出する場合、各凹部５５から発光される光のクロストークを低減するのに有利である。
【００５９】
本実施の形態に係る反応セル５０においても、溶液収容小空間５６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間５８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子５２を駆動することにより、底板５７を介して圧電／電歪振動子５２で発生した振動を溶液収容小空間５６や溶液収容大空間５８内の溶液へ伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００６０】
なお、本実施の形態に係る反応セル５０においても、圧電／電歪振動子５２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００６１】
（第７の実施の形態）
図７は、本発明に係る第７の実施の形態を示している。図７（ａ）は本実施の形態に係る反応セル６０の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の断面図である。
【００６２】
本実施の形態に係る反応セル６０は、容器状のセル本体６１と、このセル本体６１内に設けられた一対の環形状の圧電／電歪振動子６２とから構成されている。セル本体６１は、平面円形状の厚い底板部６３と、この底板部６３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部６３を取り囲む周壁部６４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００６３】
底板部６３には、底板部５３の中心を挟むように円形状の一対の円孔６５が形成されている。これら円孔６５には、上記した圧電／電歪振動子６２が内周壁面に沿って形成されている。また、底板部６３の下面には、全面に亘って例えば透明なガラスなどでなる透明板６６が一体に固設されている。したがって、圧電／電歪振動子６２の筒孔と透明板６６とで、溶液を収容する溶液収容小空間６７を形成している。本実施の形態の反応セル６０においては、溶液収容小空間６７の底部が透明板６６で形成されているため、内部の溶液の反応状態を光透過率や、発光反応などを測定することにより、把握することが可能となる。また、厚い底板部６３が存在する箇所は光透過性を有しないジルコニアセラミックスから形成されており、発光反応を検出する場合、溶液収容小空間６７から発光される光のクロストークを低減するのに有利である。
【００６４】
このような構造の反応セル６０においては、溶液収容小空間６７と、底板部６３上の周壁部６４で取り囲まれた溶液収容大空間６８とを有している。この反応セル６０における溶液収容大空間６８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。
【００６５】
本実施の形態に係る反応セル６０においても、溶液収容小空間６７のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間６８に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、圧電／電歪振動子６２を駆動することにより、圧電／電歪振動子６２で発生した振動を溶液収容小空間６７や溶液収容大空間６８内の溶液へ直接伝達できる。そして、溶液に振動が直接伝達されることにより、溶液が確実に撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００６６】
なお、本実施の形態に係る反応セル６０においても、圧電／電歪振動子６２は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００６７】
（第８の実施の形態）
図８は、本発明に係る反応セルの第８の実施の形態を示している。図８（ａ）は本実施の形態に係る反応セル７０の平面図、図８（ｂ）は図８（ｂ）のＨ−Ｈ断面図である。
【００６８】
本実施の形態に係る反応セル７０は、容器状のセル本体７１と、このセル本体７１の底部下面（外側面）に設けられた一対の環状の第１圧電／電歪振動子７２と、セル本体７１内に設けられた環状の第２圧電／電歪振動子７８とから構成されている。セル本体７１は、平面円形状の厚い底板部７３と、この底板部７３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部７３を取り囲む周壁部７４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。第２圧電／電歪振動子７８は、周壁部７４の内周面に沿って周回するように形成されている。
【００６９】
底板部７３の上面には、底板部７３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部７５が形成されている。これら凹部７５は、溶液を収容する溶液収容小空間７６を形成している。そして、上記した第１圧電／電歪振動子７２は、これら凹部７５の薄い底板７７の下面に配置、貼着されている。
【００７０】
上記した第１圧電／電歪振動子７２は環形状であり、最大直径が底板７７の直径と同等の直径を有しする。
【００７１】
なお、この反応セル７０における溶液収容大空間７９の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、数十μｍ〜数十ｃｍの範囲で適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル７０は、凹部７５の深さを深くするため、底板部７３の厚みを厚く設定している。また、底板７７は、厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この底板７７の中央部に第１圧電／電歪振動子７２が存在しないため、凹部７５内の溶液の状態を光透過率を測定することに検出することが可能である。
【００７２】
本実施の形態に係る反応セル７０においても、溶液収容小空間７６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間７９に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、第１圧電／電歪振動子７２を駆動することにより、底板７７の撓み振動となって溶液収容小空間７６内の溶液へ振動が伝達できる。また、第２圧電／電歪振動子７８を駆動することにより、溶液収容大空間７９内の溶液へ振動を直接伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００７３】
なお、本実施の形態に係る反応セル７０においても、第１および第２圧電／電歪振動子７２、７８は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。そして、必要に応じ、第１と第２の圧電／電歪振動子の駆動タイミング、振幅等を調整することで、より詳細な溶液の撹拌、反応の制御、促進が可能となる。
【００７４】
（第９の実施の形態）
図９は、本発明に係る反応セルの第９の実施の形態を示している。図９（ａ）は本実施の形態に係る反応セル８０を示す平面図、図９（ｂ）は図（ｂ）のＩ−Ｉ断面図である。
【００７５】
反応セル８０は、容器状のセル本体８１と、このセル本体８１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子８２と、セル本体８１内に設けられた環状の第２圧電／電歪振動子８３とから構成されている。セル本体８１は、平面円形状の厚い底板部８４と、この底板部８４の周縁から所定高さ立ち上がって底板部８４を取り囲む周壁部８５とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。第２圧電／電歪振動子８３は、周壁部８５の内周面に沿って周回するように形成されている。そして、底板部８４上の周壁部８５で取り囲まれた空間は、溶液収容大空間８９となっている。
【００７６】
底板部８４の上面には、底板部８４の中心部およびその中心部の周辺に複数の凹部８６が形成されている。この凹部８６は、平面円形状である。そして、これら凹部８６は、溶液を収容する溶液収容小空間８７を形成している。そして、上記した第１圧電／電歪振動子８２は、これら凹部８６の薄い底板８８の下面に配置、貼着されている。なお、第１圧電／電歪振動子８２は環形状であり、最大直径が底板８８の直径と略同等の直径を有しする。
【００７７】
なお、この反応セル８０における溶液収容大空間８９の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル８０は、凹部８６の深さを深くするため、底板部８４の厚みを厚く設定している。また、底板８８は、厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この底板８８の中央部には第１圧電／電歪振動子８２が存在しないため、凹部８６内の溶液の状態を底板８８を通して光透過率を測定することで検出することができる。
【００７８】
本実施の形態に係る反応セル８０においても、溶液収容小空間８７のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間８９に溶液を収容した状態で用いてもよい。そして、第１圧電／電歪振動子８２を駆動することにより、同時に複数の底板８８の撓み振動となって溶液収容小空間８７内の溶液へ振動が伝達できる。また、第２圧電／電歪振動子８３を駆動することにより、溶液収容大空間８９内の溶液へ振動を直接伝達できる。そして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００７９】
なお、本実施の形態に係る反応セル８０においても、第１および第２圧電／電歪振動子８２、８３は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【００８０】
（第１０の実施の形態）
図１０は、本発明に係る反応セルの第１０の実施の形態を示している。図１０（ａ）は本実施の形態に係る反応セル９０の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ｂ）のＪ−Ｊ断面図である。
【００８１】
本実施の形態に係る反応セル９０は、容器状のセル本体９１と、このセル本体９１の底部下面（外側面）に設けられた複数の圧電／電歪振動子９２とから構成されている。セル本体９１は、平面円形状の厚い底板部９３と、この底板部９３の周縁から所定高さ立ち上がって底板部９３を取り囲む周壁部９４とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００８２】
底板部９３の上面には、この底板部９３の中心を挟むように平面円形状の一対の凹部９５が形成されている。これら凹部９５は、溶液を収容する溶液収容小空間９６を形成している。また、底板部９３上の周壁部９４で取り囲まれる空間は、溶液収容大空間９８を形成している。なお、底板部９３は、比較的厚く設定されている。このような底板部９３に比較的深い凹部９５を形成した結果、凹部９５の底には、薄い底板９７が形成されている。なお、この底板９７の厚さは、光透過性を有する程度に薄く設定されている。
【００８３】
そして、それぞれの凹部９５の薄い底板９７には、この底板９７の下面周縁に沿って間欠的に複数の圧電／電歪振動子９２が配置、貼着されている。なお、圧電／電歪振動子９２は、底板９７の中央部には、配置されていないため、この底板９７の中央部から光を透過させることで、凹部９５内の溶液の状態（反応状態）を光透過率の変化で把握することが可能となる。
【００８４】
なお、この反応セル９０における溶液収容大空間９８の直径は、溶液の種類や検出目的に応じて、適宜設定することができる。本実施の形態に係る反応セル９０における他の構成は、上記した第６の実施の形態と同様である。
【００８５】
本実施の形態に係る反応セル９０は、底板７７が光透過性を有するため、凹部９５内の溶液の状態を光透過率を測定することに検出することが可能である。
【００８６】
本実施の形態に係る反応セル９０においても、溶液収容小空間９６のみに溶液を収容した状態で用いてもよいし、溶液収容大空間９８に溶液を収容した状態で用いてもよい。また、圧電／電歪振動子９２を駆動することにより、底板９７の部分的な撓み振動となって溶液収容小空間９６内および溶液収容大空間９８内のそして、溶液に振動が伝達されることにより、溶液が撹拌されて所定の溶液反応が促進されるようになっている。
【００８７】
特に、本実施の形態では、圧電／電歪振動子９２を個別に駆動することにより、溶液収容小空間９６内の溶液の流れを自在にコントロールすることが可能となり、例えば渦巻き状に撹拌することも可能であり、撹拌効率を高めることができる。また、溶液収容小空間９６毎に反応の進捗状況に応じた最適な振動を行うことができる。
【００８８】
（第１１の実施の形態）
図１１は、本発明に係る反応セルの第１１の実施の形態を示している。図１１（ａ）は本実施の形態に係る反応セル１００の平面図、（ｂ）は図１１（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。
【００８９】
本実施の形態に係る反応セル１００は、容器状のセル本体１０１と、このセル本体１０１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子１０２と、セル本体１０１内に設けられた一対の第２圧電／電歪振動子１０３と、複数の第３圧電／電歪振動子１０４とから構成されている。
【００９０】
セル本体１０１は、平面円形状の厚い第１底板部１０５と、この第１底板部１０５の周縁から所定高さ立ち上がって第１底板部１０５を取り囲む周壁部１０６とが、例えばジルコニアセラミックスにより一体に形成されている。
【００９１】
第１底板部１０５の周縁部には、第３圧電／電歪振動子１０４が周縁に沿って所定間隔を隔てて間欠的に配置、固定されている。また、第１底板部１０５には、この第１底板部１０５の中心を挟む位置に一対の第１凹部１０７が形成されている。この第１凹部１０７内には、内周面に沿って上記した第２圧電／電歪振動子１０３が周回するように形成されている。
【００９２】
また、第１凹部１０７の底には、第２底板部１０８が形成されている。そして、第２底板部１０８には、図１１（ａ）に示すように、中心部およびその周辺に複数の第２凹部１０９が形成されている。
【００９３】
さらに、第２凹部１０９の底には、第３底板部１１０が形成されている。この第３底板部１１０の下面には、上記した第１圧電／電歪振動子１０２が固設されている。なお、第１圧電／電歪振動子１０２は環形状であり、最大径寸法が第３底板部１１０との同等の寸法である。また、第１圧電／電歪振動子１０２の中央には、孔が開いているため、この孔から第３底板部１１０が露呈している。
【００９４】
そして、第１底板部１０５上の周壁部１０６で取り囲まれた空間は、溶液収容大空間１１１となっている。また、第２底板部１０８上の第２圧電／電歪振動子１０３で取り囲まれた空間は、溶液収容中空間１１２となっている。さらに、第３底板部１１０上の第２凹部１０９内の空間は、溶液収容小空間１１３となっている。
【００９５】
なお、この反応セル１００における第１底板部の直径は、数ｍｍ〜数１０ｃｍの範囲に設定することが好ましい。また、第２底板部１０８の直径は、数１０μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。さらに、第３底板部１１０の直径は、数μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００９６】
本実施の形態に係る反応セル１００は、第３底板部１１０の厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この第３底板部１１０の中央部には第１圧電／電歪振動子１０２が存在しないため、底板部１１０を通して光透過率を測定することで、第２凹部１０９内の溶液の状態を検出することができる。
【００９７】
本実施の形態に係る反応セル１００においても、溶液収容小空間１１３のみに溶液を収容した状態、溶液収容中空間１１２内に溶液を収容した状態、または溶液収容大空間１１１内に溶液を収容した状態で溶液反応を行わせることができる。
【００９８】
そして、第１圧電／電歪振動子１０２を駆動することにより、第３底板部１１０を介して圧電／電歪振動子１０２で発生した振動を溶液収容小空間１１３内の溶液に伝達することができる。また、第２圧電／電歪振動子１０３を駆動することにより、溶液収容中空間１１２内の溶液へ振動を伝達できる。さらに、第３圧電／電歪振動子１０４を駆動することにより、溶液収容大空間１１１内の溶液に振動を伝達されることができる。この結果、反応セル１００内で所定の溶液反応を促進させることができる。
【００９９】
なお、本実施の形態に係る反応セル１００においても、第１〜第３圧電／電歪振動子１０２、１０３、１０４は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。また、複数の第３圧電／電歪振動子１０４は、同期して駆動させる他、図１１（ａ）に矢印ａで示す周方向に順次所定時間ずつずらして駆動してもよい。この場合、溶液収容大空間１１１内の溶液を所定の周方向に向けてマクロな回転流とすることができる。また、第１〜第３圧電／電歪振動子１０２、１０３、１０４は、溶液収容空間毎に多段的に駆動することも可能である。
【０１００】
また、反応セル１００において、第１〜第３圧電／電歪振動子１０２、１０３、１０４は、それぞれに近接するまたは直接接触する溶液収容小空間１１３、溶液収容中空間１１２、溶液収容大空間１１１内の溶液の反応状態の変化に伴う粘度変化を検出することができるようになっている。具体的には、それぞれの圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の粘度を判定するようになっている。
【０１０１】
（第１２の実施の形態）
図１２は、本発明に係る反応セルの第１２の実施の形態を示している。図１２（ａ）は本実施の形態に係る反応セル２００の平面図、（ｂ）は図１２（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。
【０１０２】
本実施の形態に係る反応セル２００は、容器状のセル本体２０１と、このセル本体２０１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子２０２と、セル本体２０１内に設けられた一対の第２圧電／電歪振動子２０３と、複数の第３圧電／電歪振動子２０４とから構成されている。
【０１０３】
セル本体２０１は、平面円形状の厚い第１底板部２０５と、この第１底板部２０５の周縁から所定高さ立ち上がって第１底板部２０５を取り囲む周壁部２０６とが、例えばプラスティックスにより一体に形成されている。なお、周壁部２０６の内側面は、斜め内側下方へ向けて傾くテーパ面２０６Ａとなっている。この周壁部２０６のテーパ面２０６Ａの上部には、上記した第３圧電／電歪振動子２０４がテーパ面２０６Ａに沿って周回するように形成されている。
【０１０４】
また、第１底板部２０５には、この第１底板部２０５の中心を挟む位置に一対の第１凹部２０７が形成されている。この第１凹部２０７内には、内周面に沿って上記した第２圧電／電歪振動子２０３が周回するように形成されている。
【０１０５】
さらに、第１凹部２０７の底には、第２底板部２０８が形成されている。そして、第２底板部２０８には、図１２（ａ）に示すように、中心部およびその周辺に複数の第２凹部２０９が形成されている。
【０１０６】
さらに、第２凹部２０９の底には、第３底板部２１０が形成されている。この第３底板部２１０の下面には、上記した第１圧電／電歪振動子２０２が固設されている。なお、第１圧電／電歪振動子２０２は環形状であり、最大径寸法が第３底板部２１０との略同等の寸法である。また、第１圧電／電歪振動子２０２の中央には、孔が開いているため、この孔から第３底板部２１０が露呈している。
【０１０７】
そして、第１底板部２０５上の周壁部２０６で取り囲まれた空間は、溶液収容大空間２１１となっている。また、第２底板部２０８上の第２圧電／電歪振動子２０３で取り囲まれた空間は、溶液収容中空間２１２となっている。さらに、第３底板部２１０上の第２凹部２０９内の空間は、溶液収容小空間２１３となっている。
【０１０８】
なお、この反応セル２００における第１底板部２０５の直径は、数ｍｍ〜数１０ｃｍの範囲に設定することが好ましい。また、第２底板部２０８の直径は、数１０μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。さらに、第３底板部２１０の直径は、数μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【０１０９】
本実施の形態に係る反応セル２００は、第３底板部２１０の厚さが薄く設定され、光透過性を有するようになっている。そして、この第３底板部２１０の中央部には第１圧電／電歪振動子２０２が存在しないため、第３底板部２１０を通して光透過率を測定することで、第２凹部２０９内の溶液の状態を検出することができる。
【０１１０】
本実施の形態に係る反応セル２００においても、溶液収容小空間２１３のみに溶液を収容した状態、溶液収容中空間２１２内に溶液を収容した状態、または溶液収容大空間２１１内に溶液を収容した状態で溶液反応を行わせることができる。
【０１１１】
そして、第１圧電／電歪振動子２０２を駆動することにより、第３底板部２１０の撓み振動として圧電／電歪振動子２０２で発生した振動を溶液収容小空間２１３内の溶液に伝達することができる。また、第２圧電／電歪振動子２０３を駆動することにより、溶液収容中空間２１２内の溶液へ振動を伝達できる。さらに、第３圧電／電歪振動子２０４を駆動することにより、溶液収容大空間２１１内の溶液に振動を伝達されることができる。この結果、反応セル２００内で所定の溶液反応を促進させることができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態に係る反応セル２００においても、第１〜第３圧電／電歪振動子２０２、２０３、２０４は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【０１１３】
本実施の形態においても、上記した第１１の実施の形態と同様に、反応セル２００において、第１〜第３圧電／電歪振動子２０２、２０３、２０４は、それぞれに近接するまたは直接接触する溶液収容小空間２１３、溶液収容中空間２１２、溶液収容大空間２１１内の溶液の反応状態の変化に伴う比重、粘度等の変化を検出することができるようになっている。具体的には、それぞれの圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘度を判定するようになっている。
【０１１４】
（第１３の実施の形態）
図１３は、本発明に係る反応セルの第１３の実施の形態を示している。図１３（ａ）は本実施の形態に係る反応セル３００の平面図、（ｂ）は図１３（ａ）のＭ−Ｍ断面図である。
【０１１５】
本実施の形態に係る反応セル３００は、容器状のセル本体３０１と、このセル本体３０１の底部下面（外側面）に設けられた複数の第１圧電／電歪振動子３０２と、第１圧電／電歪振動子が形成された箇所以外のセル本体の底部下面（外側面）に設けられた第２圧電／電歪振動子３０３とから構成されている。
【０１１６】
セル本体３０１は、平面円形状の厚い第１底板部３０５と、この第１底板部３０５の周縁から所定高さ立ち上がって第１底板部３０５を取り囲む周壁部３０６とが、例えばジルコニウムセラミックスにより一体に形成されている。
【０１１７】
第１底板部３０５には、中心部の周辺に複数の凹部３０７が形成されている。これら凹部３０７の比較的薄い底板３１０にはさらに複数の第２凹部３０９が形成され、第２凹部３０９の薄い底板３０８の下面中央に圧電／電歪振動子３０２が、配置、貼着されている。圧電／電歪振動子３０２は、円形であり、底板３１０の直径と略同等の直径を有する。このような構造の反応セル３００においては、第２凹部３０９内の溶液収容小空間３１３と、凹部３０７内の溶液収容中空間３１２と、底板部３０５上の周壁部３０６で取り囲まれた溶液収容大空間３１１とを有している。さらに、第１底板部３０５には、中心部およびその中心部の周辺に凹部３０７以外の箇所に複数の凹部３１７が形成されている。この凹部３１７は、平面円形状であり、その底面の薄い底板３２０の下面に第２圧電／電歪振動子３０３が配置、貼着されている。
【０１１８】
なお、この反応セル３００における第１底板部３０５の直径は、数ｍｍ〜数１０ｃｍの範囲に設定することが好ましい。また、第２底板部になる比較的薄い底板３１０の直径は、数１０μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。さらに、第３底板部になる薄い底板３０８の直径は、数μｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【０１１９】
本実施の形態に係る反応セル３００は、溶液収容大空間３１１内の溶液を移動、撹拌するために最適設計した第２圧電／電歪振動子３０３が形成されているため、該圧電／電歪振動子を駆動することにより、小さなセルを内包する大きなセル全体の溶液を自由に撹拌することができる。尚、第２圧電／電歪振動子３０３が形成される、凹部３１７の形状は特に凹形状に限られるものではなく、溶液収容大空間３１１内の溶液を移動、撹拌するのに適した形状とすることができるが、第２圧電／電歪振動子３０３の振動をより効率的に溶液に伝えるには、薄い底板３２０の撓み振動を利用できる凹形状が好ましい。
【０１２０】
本実施の形態に係る反応セル３００においては、溶液収容小空間３１３、溶液収容中空間３１２、溶液収容大空間３１１内すべてに溶液を収容した状態で溶液反応を行わせることが好ましい。
【０１２１】
なお、本実施の形態に係る反応セル３００においても、第１、第２圧電／電歪振動子３０２、３０３は、図示しない配線を介して駆動制御回路に接続されており、振動数や振動時間などが適宜制御されるようになっている。
【０１２２】
また、反応セル３００において、第１、第２圧電／電歪振動子３０２、３０３は、それぞれに近接するまたは直接接触する溶液収容小空間３１３、溶液収容中空間３１２、溶液収容大空間３１１内の溶液の反応状態の変化に伴う比重、粘度等の変化を検出することができるようになっている。具体的には、それぞれの圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘度を判定するようになっている。尚、反応セル３００の場合、第２圧電／電歪振動子３０３は反応セル内にあるわけではないので、溶液の移動、撹拌に作用している以外の時は、比重、粘度の測定に特化できるため、より細かいモニタリングが可能になる。
【０１２３】
（第１４の実施の形態）
図１４は、本発明に係る反応セルの第１４の実施の形態を示している。図１４（ａ）は本実施の形態に係る反応セルの平面図、（ｂ）は図１４（ａ）のＮ−Ｎ断面図である。
【０１２４】
この実施の形態に係る反応セル４００は、上記した第１１の実施の形態に係る反応セル１００における第１底板部１０５に更に一対の第１凹部１０７を加えた構造であり、他の構成は第１１の実施の形態に係る反応セル１００と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２５】
このような反応セル４００は、図１４（ａ）に示すような溶液収容小空間１１３の４つの群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えたものであり、例えばこれらの溶液収容小空間１１３のそれぞれの群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが異なった種類の抗体などの吸着特異性があるキャプチャーを固定する場合に利点がある。なお、反応セル４００の使用方法は後述する。
【０１２６】
（実施例）
次に、本発明に係る反応セルを用いた実施例を説明する。
【０１２７】
先ず、圧電／電歪振動子を備えた本発明に係る反応セルと、圧電／電歪振動子を備えない通常のセルを準備した。なお、反応セルおよび通常のセルは、それぞれ１５以上の溶液収納空間を備える。
【０１２８】
そして、３０％（ｗ／ｖ）Ｓｕｃｒｏｓｅ水溶液を反応セルと通常のセルとにそれぞれ１５個ずつ分注して、３７℃に保温した。
【０１２９】
１０分間の余熱の後、２秒おきに各セル１個ずつ一定量のショ糖分解酵素を添加した。
【０１３０】
次に、酵素添加後、所定時間（１〜６０分）で各セルから反応液をサンプリングし、グルコースを定量した（分光光度計で比色定量：ベーリンガー・マンハイム（株）のＦ−キット使用）。そして、その結果を、反応時間を横軸に、収率（生成グルコース量／添加ショ糖量（Ｗ／Ｗ））を縦軸にした図１６に示すグラフに示す。
【０１３１】
図１６に示すように、圧電／電歪振動子を備える本発明の反応セル（振動セル）は反応が順当に理論値付近まで進行したが、通常のセルでは、反応進行速度が低く、またデータもばらつきが多い結果となった。
【０１３２】
（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１３３】
例えば、上記した第１１乃至第１４の実施の形態では、反応セル内に形成される空間が溶液収容大空間、溶液収容中空間および溶液収容小空間の３段階としたが、さらに多段的に、溶液収容小空間の底部にさらに小さい凹部を形成してなる溶液収容空間を備える構成としてもよい。すなわち、大きな溶液収容空間内に、順次縮小した溶液収容空間がいれこ状をなすように多段的に形成してもよい。
【０１３４】
また、本発明の反応セルでは、内部に形成される溶液収容空間の数は使用される溶液や分析目的に応じて適宜変更であり、例えばマトリクス状に配置してもよい。
【０１３５】
［反応セルの製造方法］
次に、本発明に係る反応セルの各種の製造方法を簡単に説明する。
【０１３６】
（ジルコニアセラミックスを用いた製造方法）
先ず、ジルコニアセラミックスのグリーンシートを適宜積層してセル本体の形状に形成する。その後、グリーンシート積層体を焼成してセル本体を作製する。
【０１３７】
次に、セル本体の底板部の裏面に、下部電極、圧電／電歪体、上部電極を順次印刷、焼成法にて形成する。このようにして反応セルを作製することができる。
【０１３８】
（切削加工を行う製造方法）
バルクで焼成した透光性アルミナセラミックスを切削加工にてセル本体の形状に加工する。その後、圧電／電歪振動子を作製する。圧電／電歪振動子の作製方法は、セル本体の所定位置に下部電極、圧電／電歪体層、上部電極を順次印刷した後、焼成を行って反応セルを作製する。
【０１３９】
（透明板を貼着する製造方法）
溶液を収容する部分を貫通した穴状になるようにセル本体をセラミックスグリーンシートで積層して形成する。その後、セラミックスグリーンシートでなる積層体を焼成する。その後、焼成体の下面に透明なガラスまたは合成樹脂でなる板を接着剤或いは熱拡散或いは熱圧着（合成樹脂が熱可塑性樹脂の場合）により接着してセル本体を作製する。さらに、セル本体の適所に圧電／電歪振動子を接着剤にて貼着して反応セルを作製する。
【０１４０】
（エッチングしたガラスを用いる製造方法）
透明なガラスをエッチング加工して凹部を形成し、その後接着剤にて圧電／電歪振動子を接着剤にて貼り付けて反応セルを作製する。
【０１４１】
（透明な合成樹脂を用いる製造方法）
透明な合成樹脂材料を型に流し込んでセル本体を形成し、適所に圧電／電歪振動子を接着剤にて貼り付けて反応セルを作製する。
【０１４２】
以上、反応セルの各種の製造方法について説明したが、反応セル内に例えば吸着特異性のあるキャプチャーを貼り付けなければならない場合は、上記した方法で製造した反応セルにキャプチャーを固定してもよいが、予めキャプチャーを固定した透明なガラス或いは透明な合成樹脂をセル本体の壁部に接着してもよい。
【０１４３】
なお、圧電／電歪振動子を作製するには、下部電極、圧電／電歪層、上部電極のそれぞれの原料を含んだペーストをスクリーン印刷にて、セル本体へ印刷する工程を下部電極、圧電／電歪層、上部電極毎に繰り返すことで積層体を形成して、焼成を行えばよいし、各ペーストを印刷毎に焼成してもよいし、両者を組み合わせてもよい。ここで、各々の原料を含んだペーストをセラミックス上に供給する方法は、底板部の下面に供給場合には、スクリーン印刷でよいが、周壁部に供給する場合には、スルーフォール印刷法を用いてもよいし、各々の原料を含んだ溶液に、形成しな部分にマスクを被着させたセル本体をディッピングすることで供給してもよい。また、特に上部電極は印刷、ディッピングと焼成を行って形成することに限定されず、スパッタ法、蒸着法などの薄膜形成技術を用いて形成してもよい。
【０１４４】
［反応セルの使用方法］
次に、上記した第１３の実施の形態に係る反応セル４００の使用方法について図１５を用いて説明する。
【０１４５】
（第１の使用方法）
図１５に示すように、それぞれ溶液収容小空間１１３が９つ集合してなる群ＡＢ、Ｃ、Ｄにおいて、図中時計回り方向に順次空間ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈおよび中央の空間ｉとする。これら空間ａ〜ｈ内に活性が未知である酵素の各希釈段階溶液を分注する。ここで、空間ｉはブランクとする。その後、溶液が収容された空間の下に設けられた一定の時間第１圧電／電歪振動子１０２を駆動して所定強度の振動を各空間内の溶液に伝達させる。そして、一定の反応時間経過後に、それぞれの空間の溶液を比色したり、溶液の粘度を測定することにより溶液の状態を検出する。なお、比色は、例えば反応セル４００の上方から下方へ向けて光を照射し、反応セル４００の下面側で第３底板部１１０を介して透過する光透過率を測定すればよい。また、粘度測定は、第１圧電／電歪振動子１０２の振動に伴う電気的定数の変化を検出して粘度を判定すればよい。このように溶液の状態を検出することにより、酵素の活性（Ｕ）を計算することができる。
【０１４６】
（第２の使用方法）
図１５に示す空間ａ〜ｈ内に活性が未知である酵素の各希釈段階溶液を分注する。ここで、空間ｉはブランクとする。次に、各第１圧電／電歪振動子１０２を駆動させて一定の時間後（この状態ではどんな反応が進行したか不明だったとしても）、溶液収容中空間１１２に予測される酵素の基質の混合液を入れて反応させる。このとき、溶液収容中空間１１２を取り囲む第２圧電／電歪振動子１０３を駆動させて溶液を撹拌して反応の進行を促進させる。
【０１４７】
そして、上記した第１の使用方法と同様に、比色や溶液の粘度を測定することにより、どの基質が反応したかが求められる。これにより酵素の機能や基質特異性を判定することができる。
【０１４８】
（第３の使用方法）
図１５に示す溶液収容小空間の群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、それぞれ生体の各臓器（例えば肝臓、脾臓、血液、大腸など）由来の異なった種類の抗体などの吸着特異性があるキャプチャーを固定する。そして、各群の溶液収容中空間１１２にそれぞれ各臓器由来のサンプルを添加する。このとき、第１および第２圧電／電歪振動子１０２、１０３を駆動する。この駆動により、各溶液収容中空間１１２内の溶液が撹拌されて生化学反応が促進される。
【０１４９】
所定反応時間経過後、各群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの反応進行度をパターン認識により判定し、臓器の異常の有無を判定することができる。このようなパターン認識は、第３底板部１１０が光透過性を有するため、反応セル４００の下面側から行うことができる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、圧電／電歪振動子の振動時間、振動間隔などを規定することにより、溶液の反応の進行度や反応時間などを制御することができる。このため、セル間でのコンタミがなく、且つ微小な空間内でもむらなく充分な撹拌を行うことができる。そして、圧電／電歪振動子の形が自由に設計できるため、光学的なセンシングも可能であり、溶液状態を光学的に把握することができる。
【０１５１】
また、本発明によれば、溶液の化学反応が進み、例えば溶液の比重、粘度等の変化を圧電／電歪振動子の振動に伴う電気定数の変化を検出することで溶液の状態、ひいては反応の進度、反応の状態を検出することができる。このため、比重、粘度等の状態を感知しながら最適な振動を行うことができる。
【０１５２】
さらに、本発明によれば、各セルに設けられた圧電／電歪振動子の稼働を制御することにより、撹拌の制御、反応制御、並びに状態検出などをそれぞれのセルに応じて行うことが可能となる。また、圧電／電歪振動子が溶液に直接振動を伝達することができ、セル間で振動を独立して制御することができる。
【０１５３】
また、複数のセルを内包するセルに設けられた圧電／電歪振動子を駆動することにより、内包するセル全体の溶液を均等に撹拌することができ、内包される各セルは個々に圧電／電歪振動子で撹拌制御することができる。
【０１５４】
さらに、圧電／電歪振動子の振動に伴う電気的定数の変化を検出して溶液の比重、粘性等を判定して、溶液の反応状態を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反応セルの第１の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明に係る反応セルの第２の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明に係る反応セルの第３の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明に係る反応セルの第４の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図５】本発明に係る反応セルの第５の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図６】本発明に係る反応セルの第６の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【図７】本発明に係る反応セルの第７の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。
【図８】本発明に係る反応セルの第８の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。
【図９】本発明に係る反応セルの第９の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図１０】本発明に係る反応セルの第１０の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。
【図１１】本発明に係る反応セルの第１１の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。
【図１２】本発明に係る反応セルの第１２の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。
【図１３】本発明に係る反応セルの第１３の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ断面図である。
【図１４】本発明に係る反応セルの第１４の実施の形態を示し、（ａ）は反応セルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＮ−Ｎ断面図である。
【図１５】本発明に係る反応セルの使用方法の一例を示す反応セルの平面図である。
【図１６】本発明に係る反応セルと圧電／電歪振動子を備えない通常のセルを用いて酵素反応を行わせた実施例において反応時間と収率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，２００，３００ 反応セル
２，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，２０１，３０１ セル本体
３，１２，３２，４２，５２，６２ 圧電／電歪振動子
１０２，２０２，３０２ 第１圧電／電歪振動子
１０３，２０３，３０３ 第２圧電／電歪振動子
１０４，２０４，３０４ 第３圧電／電歪振動子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a reaction cell, and more specifically, a (bio) chemical reaction such as an enzyme reaction or nucleic acid hybridization is allowed to proceed.Regarding reaction cell.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a sample whose properties are unknown is accommodated in a reaction cell, and the progress of the reaction and the characteristics of the sample are detected or identified by, for example, colorimetry after a certain reaction time has elapsed.
[0003]
By the way, the hybridization method is an effective method for detection and identification of genetic material. Hybridization is such that nucleic acids such as single-stranded DNA having complementary bases bind to each other to form a double strand. In order to analyze a nucleic acid using such a hybridization reaction, one single strand is previously labeled with a fluorescent substance or the like. The amount of hybridization is determined by detecting the amount of label detected on the double strand after the hybridization reaction. That is, when the base sequence of one of the nucleic acids is known, the base sequence of the unknown nucleic acid substance is estimated by contacting the nucleic acid molecule of the unknown sequence and detecting the amount of hybridization with the known nucleic acid. is there.
[0004]
Not only the nucleic acid hybridization described above but also various enzyme reactions can be promoted by using a reaction cell containing a solution. However, simply putting the solution in such a reaction cell may prevent the reaction from proceeding efficiently, so it is conceivable to vibrate and agitate the solution in the reaction cell using a vibrator or ultrasonic transmitter. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The reaction measurement apparatus and DNA analysis apparatus provided with the above-described reaction cell are desired to be downsized for convenience in use in various places such as medical sites, experimental sites, and outdoors. Accordingly, there is a demand for miniaturization and miniaturization of the reaction cell itself. In addition, the use of a large amount of expensive substances such as DNA samples, reagents, enzymes, and the like goes against the cost reduction of analysis and production. However, when a solution is reacted using a reaction cell that is miniaturized and miniaturized, it is difficult to use a vibrating means such as the vibrator or the ultrasonic transmitter described above.
[0006]
Moreover, in order to stir the solution in the reaction cell, the internal solution tends to be stagnant or laminar even if the above-described vibrator or ultrasonic transmitter is used. When the solution in the reaction cell is stagnant or in a laminar flow state, the reaction is likely to become a diffusion law, and it is considered that the effect of promoting the reaction in the reaction cell using the above-described vibration means is poor. Further, when a vibrator or an ultrasonic transmitter is used, cavitation is likely to occur, and there is a disadvantage that biopolymers in the solution are broken.
[0007]
If the reaction cell itself is miniaturized and miniaturized in the future, vibrators, ultrasonic transmitters, etc. will become inappropriate as vibration means.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a reaction cell that can be miniaturized and can improve the stirring efficiency of the solution and control the reaction, and a method of using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The first feature of the present invention is:A cell having a peripheral wall portion and a bottom portion and containing the solution, and integrally provided on the inner peripheral wall surface of the cell or a part of the inner bottom portion or the outer bottom portion, promotes / controls the reaction using the solution. A piezoelectric / electrostrictive vibrator for agitating the solution, wherein the vibration amplitude of the piezoelectric / electrostrictive vibrator is Δd, and the length of the cell in the vibration direction is d. 0.000001 <Δd / d It is summarized as <0.01.
[0010]
In the invention according to the first feature of such a configuration, vibration can be transmitted directly or indirectly from the inner surface or the outer surface of the cell to the solution. By defining the vibration time, vibration interval, and the like of the piezoelectric / electrostrictive vibrator, the progress of the reaction of the solution, the reaction time, and the like can be controlled.
[0011]
In the invention according to the first feature, a state change of the solution in the cell may be detected by a piezoelectric / electrostrictive vibrator. By adopting such a configuration, the chemical reaction of the solution proceeds. For example, the change in the viscosity, specific gravity, etc. of the solution is detected by detecting the change in the electric constant accompanying the vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator, and thus the state of the solution. It is possible to detect the progress of the reaction and the state of the reaction.
[0012]
  Further, in the invention according to the first feature, when the amplitude of vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator is Δd and the length of the cell in the vibration direction is d, 0.000001 <Δd / d <0.01.The range is as follows.If 0.000001> Δd / d, the effect of vibration cannot be exhibited, and if Δd / d> 0.01, in the case of a solution, particularly a solution containing a biopolymer, undesired decomposition due to vibration, etc. It tends to occur.
[0013]
Moreover, in the invention which concerns on the 1st characteristic, it becomes possible to perform solution reaction in many places by setting it as the structure by which the cell was arranged in multiple numbers, for example. In this case, by controlling the operation of the piezoelectric / electrostrictive vibrator provided in each cell simultaneously or individually, it is possible to perform stirring control, reaction control, state detection, etc. according to each cell. Become.
[0014]
  In the invention according to the first feature,In the cell, the solution is contained in a recess formed by the peripheral wall portion and the bottom portion, and the piezoelectric / electrostrictive vibrator is integrally formed on the bottom portion and / or the peripheral wall portion. In such a configuration, the piezoelectric / electrostrictive vibrator can transmit vibration directly to the solution, and vibration can be controlled independently between cells. In the case where the piezoelectric / electrostrictive vibrator is integrally formed on the bottom portion, it is preferable that the bottom portion where the piezoelectric / electrostrictive vibrator is formed be a thin plate. By doing so, it is possible to vibrate the entire solution using the vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator as the flexural vibration of the cell bottom.
[0015]
  In addition, in the invention according to the first feature, it is preferable that the peripheral wall portion and the bottom portion are integrally fired with zirconia ceramics. In general, zirconia ceramics consists of a dense fired body, holds the solution, can attenuate the vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator, and can be applied to the solution. For example, when the piezoelectric / electrostrictive vibrator is fired on zirconia ceramics when the element is integrally formed, the reactivity with the piezoelectric / electrostrictive vibrator is low, and an integrated cell can be realized without deterioration of the ceramic. Zirconia ceramics are generally made by adding an additive such as yttria and firing to make the crystal structure composed of a mixture of tetragonal, cubic, and monoclinic crystals, while maintaining sufficient mechanical strength. Especially, the inner part of the cell that touches the water-soluble solution should contain the content of additives such as yttria.highThe crystal structure may be a multi-layer structure in which the cubic structure is increased. In this way, while maintaining the mechanical strength of the cell, it is possible to prevent the zirconia ceramics from undergoing a crystal transformation at the portion in contact with the solution, and a reaction cell with improved durability can be realized.
[0016]
In addition, in the invention according to the first feature, when the reaction state of the solution is detected by light, the peripheral wall portion and the bottom portion of the cell are integrally fired with a light-transmitting ceramic. desirable. The peripheral wall portion may be formed of ceramics, and the bottom portion may have a hybrid structure made of transparent glass or synthetic resin. Furthermore, the cell may have a configuration in which the peripheral wall portion and the bottom portion are formed of transparent glass or synthetic resin, and the piezoelectric / electrostrictive vibrator is attached to the peripheral wall portion or the bottom portion. By integrally firing with a light-transmitting ceramic, the piezoelectric / electrostrictive vibrator can be directly fired and formed on the cell. In addition, the peripheral wall is made of ceramics and the bottom is made of a hybrid structure made of transparent glass or synthetic resin. It is easy to immobilize biopolymers and the like, and a combination with transparent glass or synthetic resin suitable for detecting the reaction state with light can be realized, and a reaction cell with excellent performance can be realized at low cost. In addition, by adopting a configuration in which the piezoelectric / electrostrictive vibrator is attached to the peripheral wall portion or the bottom portion, the range of material selection for the peripheral wall portion or the bottom portion is widened, and a biochemically optimal material selection can be performed.
[0017]
  In the invention according to the first feature,It has a peripheral wall portion and a bottom portion, and has a plurality of concave cells that contain a solution, and the cells are provided in a reed shape in a multistage manner, and piezoelectric / electrostrictive vibration is provided in each of the cells. ChildIt may be provided.
[0018]
  In such a configuration,By driving a piezoelectric / electrostrictive vibrator provided in a cell containing a plurality of cells, the solution in the entire cell can be stirred evenly, and each contained cell is individually piezoelectric / electrostrictive. Stirring can be controlled with a vibrator.
[0019]
  In the invention according to the first feature,A large cell having a peripheral wall portion and a bottom portion, and having a plurality of concave cells for containing a solution; A piezoelectric / electrostrictive vibrator that moves and agitates a solution contained in a large cell that is at least a portion other than a portion where a small cell is formed.It may be provided.
[0020]
  In the invention according to the first feature,Piezoelectric / electrostrictive vibrators installed in at least a part of a large cell are optimally designed to stir the solution in a large cell,
It can be realized with a material configuration, and by driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator, the solution of the entire large cell containing the small cell can be freely stirred. In addition, each small cell to be included may be configured such that the agitation can be controlled individually by a piezoelectric / electrostrictive vibrator.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of a reaction cell and a method of using the same according to the present invention will be described based on each embodiment shown in the drawings.
[0029]
[Reaction cell]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a reaction cell according to the present invention. 1A is a plan view of the reaction cell 1, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A.
[0030]
The reaction cell 1 according to the present embodiment includes a container-shaped cell body 2 and a circular piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 provided on the bottom surface (outer surface) of the bottom of the cell body 2. . The piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 has a sandwich structure sandwiched between an upper electrode and a lower electrode (not shown). In the cell body 2, a circular bottom plate portion 2A and a peripheral wall portion 2B that rises from a peripheral edge of the bottom plate portion 2A and surrounds the bottom plate portion 2A are integrally formed of, for example, zirconia ceramics. In the reaction cell 1 having such a structure, a space surrounded by the peripheral wall portion 2B on the bottom plate portion 2A is a solution storage space 4. As shown in FIG. 1A, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is disposed and adhered to the lower surface of the bottom plate portion 2A concentrically with the bottom plate portion 2A. The diameter of the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is set shorter than the bottom plate portion 2A. Yes. In addition, the diameter of the solution storage space 4 in the reaction cell 1 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose. In particular, when the amplitude of vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is Δd and the length in the vibration direction is d, it is preferable that 0.000001 <Δd / d <0.01. If 0.000001> Δd / d, the effect of vibration cannot be exhibited, and if Δd / d> 0.01, in the case of a solution, particularly a solution containing a biopolymer, undesired decomposition due to vibration, etc. It is because it becomes easy to occur.
[0031]
In the reaction cell 1 according to the present embodiment, by driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 in a state where the solution is stored in the solution storage space 4, the solution storage space becomes a flexural vibration of the bottom plate portion 2A. Vibration can be transmitted to the solution in 4. When the driving frequency is sufficiently higher than the resonance frequency of the reaction cell 1 containing the solution, or when the rigidity of the bottom plate portion 2A is sufficiently high, the vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is the bottom plate portion. It is transmitted to the solution in the solution storage space 4 via 2A. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated. Here, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is a fine vibration, does not generate cavitation in the solution, and can be stirred without breaking a three-dimensional structure such as a biopolymer.
[0032]
Further, since the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is used as a vibration source, it can be vibrated in another operation device such as a heating operation.
[0033]
The piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 is connected to a drive control circuit via a wiring (not shown) so that the frequency, vibration time, and the like are appropriately controlled.
[0034]
In addition, a signal generation and analysis circuit is connected to the piezoelectric / electrostrictive vibrator 3 via a wiring (not shown), and a voltage signal that excites a weak vibration is applied to detect a change in an electrical constant associated with the vibration. Thus, the specific gravity, viscosity and the like of the solution can be determined. Thus, the reaction progress in the reaction cell 1 can be sensed by the viscosity, and the optimum vibration corresponding to the progress of the reaction can be automatically performed. Such detection of changes in fluid characteristics is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201265, and the contents thereof can be referred to.
[0035]
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment of the reaction cell according to the present invention. 2A is a plan view of the reaction cell 10, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A.
[0036]
The reaction cell 10 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 11 and an annular piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 provided on the bottom lower surface of the cell main body 11.
[0037]
In the cell body 11, a circular bottom plate portion 11A and a peripheral wall portion 11B that rises from the periphery of the bottom plate portion 11A to a predetermined height and surrounds the bottom plate portion 11A are integrally formed of, for example, translucent alumina ceramics. In the reaction cell 10 having such a structure, a space surrounded by the peripheral wall portion 11B on the bottom plate portion 11A is a solution storage space 13. In addition, the diameter of the solution storage space 13 in the reaction cell 10 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose. Also in the present embodiment, when the amplitude of vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 is Δd and the length in the vibration direction is d, it is preferable that 0.000001 <Δd / d <0.01. .
[0038]
As shown in FIG. 2A, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 is disposed and adhered to the lower surface of the bottom plate portion 11A concentrically with the bottom plate portion 11A. The maximum diameter of the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 is set shorter than the bottom plate portion 11A. As described above, since the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 is annular, the center of the bottom plate portion 11A is an area where the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 does not exist. For this reason, the light transmittance is measured at the center of the bottom plate portion 11A by setting the plate thickness so that the bottom plate portion 11A has light transmittance or by using a material having good light transmittance. It becomes possible to monitor.
[0039]
Also in the reaction cell 10 according to the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 is driven in a state where the solution is accommodated in the solution accommodating space 13, thereby causing bending vibration of the bottom plate portion 11 </ b> A, or The vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 12 can be transmitted to the solution in the solution storage space 13 via the bottom plate portion 11A. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated.
[0040]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a third embodiment of the reaction cell according to the present invention. 3A is a plan view of the reaction cell 20, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3A.
[0041]
The reaction cell 20 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 21 and a piezoelectric / electrostrictive vibrator 22 provided in the cell main body 21. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 22 has a sandwich structure sandwiched between an upper electrode and a lower electrode (not shown). The cell main body 21 includes a circular bottom plate portion 21A and a peripheral wall portion 21B that rises from the peripheral edge of the bottom plate portion 21A to a predetermined height and surrounds the bottom plate portion 21A. The bottom plate portion 21A includes, for example, translucent alumina ceramics and a peripheral wall portion 21B. Are integrally formed of, for example, zirconia ceramics. In the reaction cell 20 having such a structure, a space surrounded by the peripheral wall portion 22B on the bottom plate portion 21A is a solution storage space 23.
[0042]
As shown in FIG. 3A, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 22 is arranged and attached so as to circulate along the inner surface of the peripheral wall portion 21B. As described above, also in the present embodiment, the reaction state of the internal solution can be detected using light by forming the bottom plate portion 21A with a light-transmitting structure and material. Also in this embodiment, the diameter of the solution storage space 23 of the reaction cell 20 can be appropriately changed according to the type of solution and the detection purpose.
[0043]
In the reaction cell 20 according to the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 22 is driven in a state where the solution is accommodated in the solution accommodating space 23, so that the piezoelectric / electrostrictive is directly connected via the bottom plate portion 21A. The vibration generated by the vibrator 22 can be transmitted to the solution in the solution storage space 23. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated.
[0044]
The piezoelectric / electrostrictive vibrator 22 is connected to a drive control circuit via a wiring (not shown) so that the frequency, vibration time, and the like can be appropriately controlled. On the surface of the piezoelectric / electrostrictive vibrator inside the cell, a waterproof coat made of resin or the like is applied on the upper electrode so as to cover the whole vibrator.
[0045]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the reaction cell according to the present invention. 4A is a plan view of the reaction cell 30 according to the present embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4B.
[0046]
The reaction cell 30 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 31 and a pair of piezoelectric / electrostrictive vibrators 32 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 31. In the cell main body 31, a relatively thick circular bottom plate portion 33 and a peripheral wall portion 34 that rises a predetermined height from the periphery of the bottom plate portion 33 and surrounds the bottom plate portion 33 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics.
[0047]
A pair of flat circular recesses 35 are formed on the upper surface of the bottom plate portion 33 so as to sandwich the center of the bottom plate portion 33. These concave portions 35 form a solution containing small space 36 for containing the solution. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 32 described above is disposed and adhered to the center of the lower surface of the relatively thin bottom plate 37 of the recesses 35. The reaction cell 30 having such a structure includes a small solution storage space 36 in the recess 35 and a large solution storage space 38 surrounded by the peripheral wall portion 34 on the bottom plate portion 33. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 32 described above has a circular shape shorter than the diameter of the bottom plate 37. In addition, the diameter of the solution storage large space 38 in the reaction cell 30 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose.
[0048]
In the reaction cell 30 according to the present embodiment, the solution may be used only in the solution containing small space 36 or may be used in the state where the solution is stored in the solution containing large space 38. By driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 32, vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 32 can be transmitted to the solution in the solution containing small space 36 or the solution containing large space 38 via the bottom plate 37. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated. The solution reaction in each small space is optimized by individually vibrating and controlling the solution storage small space 36, and as a result, the reaction in the solution storage large space 38 can be controlled to a desired state.
[0049]
Also in the reaction cell 30 according to the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 32 is connected to a drive control circuit via a wiring (not shown) so that the frequency, vibration time, and the like are appropriately controlled. It has become.
[0050]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the reaction cell according to the present invention. FIG. 5A is a plan view of the reaction cell 40 according to the present embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
[0051]
The reaction cell 40 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 41 and a pair of circular piezoelectric / electrostrictive vibrators 42 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 41. ing. In the cell main body 41, a relatively thick circular bottom plate portion 43 and a peripheral wall portion 44 that rises from a peripheral edge of the bottom plate portion 43 and surrounds the bottom plate portion 43 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics.
[0052]
A pair of flat circular recesses 45 are formed on the upper surface of the bottom plate portion 43 so as to sandwich the center of the bottom plate portion 43. These recesses 45 form a solution containing small space 46 for containing the solution. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 42 described above is disposed and adhered to the center of the lower surface of the relatively thin bottom plate 47 of the recess 45. The reaction cell 40 having such a structure includes a small solution storage space 46 in the recess 45 and a large solution storage space 48 surrounded by the peripheral wall portion 44 on the bottom plate portion 43. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 42 described above is circular and has a diameter equivalent to the diameter of the bottom plate 47. In addition, the diameter of the solution storage large space 48 in the reaction cell 40 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose.
[0053]
In the reaction cell 40 according to the present embodiment, the solution may be used only in the solution containing small space 46 or may be used in the state where the solution is contained in the solution containing large space 48. Then, by driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 42, vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 42 can be transmitted to the solution in the solution containing small space 46 and the solution containing large space 48 via the bottom plate 47. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated. Since the piezoelectric / electrostrictive vibrator 42 has a diameter equivalent to the diameter of the bottom plate 47, the vibration in the recess 45 is more uniformly transmitted to the solution.
[0054]
Also in the reaction cell 40 according to the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 42 is connected to the drive control circuit via a wiring (not shown) so that the frequency, vibration time, and the like are appropriately controlled. It has become.
[0055]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the reaction cell according to the present invention. 6A is a plan view of the reaction cell according to the present embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 6A.
[0056]
The reaction cell 50 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 51 and a pair of annular piezoelectric / electrostrictive vibrators 52 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 51. Yes. In the cell body 51, a thick flat plate 53 having a planar circular shape and a peripheral wall 54 that rises from a peripheral edge of the flat plate 53 and surrounds the flat plate 53 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics.
[0057]
A pair of flat circular recesses 55 are formed on the upper surface of the bottom plate portion 53 so as to sandwich the center of the bottom plate portion 53. These concave portions 55 form a solution containing small space 56 for containing the solution. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 52 described above is disposed and adhered to the lower surface of the thin bottom plate 57 of the recess 55. The reaction cell 50 having such a structure includes a small solution storage space 56 in the recess 55 and a large solution storage space 58 surrounded by the peripheral wall portion 54 on the bottom plate portion 53. The piezoelectric / electrostrictive vibrator 52 described above has an annular shape, and the maximum diameter is the same as the diameter of the bottom plate 57.
[0058]
In addition, the diameter of the solution storage large space 58 in the reaction cell 50 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose. In the reaction cell 50 according to the present embodiment, the thickness of the bottom plate portion 53 is set to be thick in order to increase the depth of the recess 55. Further, the bottom plate 57 is set to have a small thickness and has optical transparency. Since the piezoelectric / electrostrictive vibrator 52 does not exist at the center of the bottom plate 57, the reaction of the solution in the recess 55 proceeds to change the light transmittance of the solution, and the luminescence reaction can be detected. It is. Further, the portion where the piezoelectric / electrostrictive vibrator 52 exists has a configuration that does not have optical transparency, and it is advantageous in reducing crosstalk of light emitted from each recess 55 when detecting a light emission reaction. It is.
[0059]
Also in the reaction cell 50 according to the present embodiment, the solution may be used in a state where the solution is stored only in the solution storage small space 56 or may be used in the state where the solution is stored in the solution storage large space 58. Then, by driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 52, vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 52 can be transmitted to the solution in the solution containing small space 56 or the solution containing large space 58 via the bottom plate 57. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated.
[0060]
Also in the reaction cell 50 according to the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 52 is connected to the drive control circuit via a wiring (not shown) so that the vibration frequency, vibration time, and the like are appropriately controlled. It has become.
[0061]
(Seventh embodiment)
FIG. 7 shows a seventh embodiment according to the present invention. FIG. 7A is a plan view of the reaction cell 60 according to the present embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view of FIG.
[0062]
The reaction cell 60 according to the present embodiment includes a container-like cell main body 61 and a pair of ring-shaped piezoelectric / electrostrictive vibrators 62 provided in the cell main body 61. In the cell main body 61, a thick flat plate 63 having a planar circular shape and a peripheral wall 64 that rises from a peripheral edge of the bottom plate 63 and surrounds the bottom plate 63 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics.
[0063]
A pair of circular holes 65 are formed in the bottom plate portion 63 so as to sandwich the center of the bottom plate portion 53. In the circular holes 65, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 62 described above is formed along the inner peripheral wall surface. In addition, a transparent plate 66 made of, for example, transparent glass is integrally fixed to the lower surface of the bottom plate portion 63 over the entire surface. Therefore, the cylindrical hole of the piezoelectric / electrostrictive vibrator 62 and the transparent plate 66 form a solution containing small space 67 for containing the solution. In the reaction cell 60 of the present embodiment, since the bottom of the solution containing small space 67 is formed by the transparent plate 66, the reaction state of the internal solution is measured by measuring light transmittance, luminescence reaction, etc. It becomes possible to grasp. Further, the portion where the thick bottom plate portion 63 exists is formed of zirconia ceramics that do not have optical transparency, and when detecting a luminescence reaction, it is possible to reduce crosstalk of light emitted from the solution containing small space 67. It is advantageous.
[0064]
The reaction cell 60 having such a structure includes a solution storage small space 67 and a solution storage large space 68 surrounded by a peripheral wall portion 64 on the bottom plate portion 63. The diameter of the solution containing large space 68 in the reaction cell 60 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose.
[0065]
Also in the reaction cell 60 according to the present embodiment, the solution may be used only in the solution containing small space 67 or may be used in the state where the solution is contained in the solution containing large space 68. Then, by driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 62, vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 62 can be directly transmitted to the solution in the solution containing small space 67 and the solution containing large space 68. The vibration is directly transmitted to the solution, so that the solution is surely stirred and a predetermined solution reaction is promoted.
[0066]
Also in the reaction cell 60 according to the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive vibrator 62 is connected to the drive control circuit via a wiring (not shown) so that the vibration frequency, vibration time, and the like are appropriately controlled. It has become.
[0067]
(Eighth embodiment)
FIG. 8 shows an eighth embodiment of the reaction cell according to the present invention. FIG. 8A is a plan view of the reaction cell 70 according to the present embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line HH in FIG. 8B.
[0068]
A reaction cell 70 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 71, a pair of annular first piezoelectric / electrostrictive vibrators 72 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 71, a cell An annular second piezoelectric / electrostrictive vibrator 78 provided in the main body 71 is configured. In the cell main body 71, a thick flat plate 73 having a flat circular shape and a peripheral wall 74 that rises from a peripheral edge of the flat plate 73 and surrounds the flat plate 73 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics. The second piezoelectric / electrostrictive vibrator 78 is formed to circulate along the inner peripheral surface of the peripheral wall 74.
[0069]
A pair of planar circular recesses 75 are formed on the upper surface of the bottom plate portion 73 so as to sandwich the center of the bottom plate portion 73. These concave portions 75 form a solution containing small space 76 for containing the solution. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 72 described above is disposed and adhered to the lower surface of the thin bottom plate 77 of the recess 75.
[0070]
The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 72 described above has an annular shape, and has a maximum diameter equivalent to the diameter of the bottom plate 77.
[0071]
The diameter of the solution containing large space 79 in the reaction cell 70 can be appropriately set in the range of several tens of μm to several tens of cm depending on the type of solution and the detection purpose. In the reaction cell 70 according to the present embodiment, the bottom plate portion 73 is set thick in order to increase the depth of the recess 75. In addition, the bottom plate 77 is set to be thin and has light transmittance. Since the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 72 does not exist in the central portion of the bottom plate 77, the state of the solution in the recess 75 can be detected by measuring the light transmittance.
[0072]
Also in the reaction cell 70 according to the present embodiment, the solution may be used only in the solution containing small space 76 or may be used in the state where the solution is contained in the solution containing large space 79. Then, by driving the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 72, the vibration can be transmitted to the solution in the solution containing small space 76 as bending vibration of the bottom plate 77. Further, by driving the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 78, vibration can be directly transmitted to the solution in the solution containing large space 79. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated.
[0073]
  In the reaction cell 70 according to the present embodiment, the first and second piezoelectric / electrostrictive vibrators 72,78Is connected to a drive control circuit via a wiring (not shown) so that the vibration frequency, vibration time, and the like are appropriately controlled. If necessary, by adjusting the drive timing, amplitude, and the like of the first and second piezoelectric / electrostrictive vibrators, more detailed stirring of the solution, control of the reaction, and promotion are possible.
[0074]
(Ninth embodiment)
FIG. 9 shows a ninth embodiment of the reaction cell according to the present invention. FIG. 9A is a plan view showing the reaction cell 80 according to the present embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
[0075]
The reaction cell 80 includes a container-shaped cell main body 81, a plurality of first piezoelectric / electrostrictive vibrators 82 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 81, and an annular shape provided in the cell main body 81. The second piezoelectric / electrostrictive vibrator 83. In the cell body 81, a thick flat plate 84 having a planar circular shape and a peripheral wall 85 that rises from the periphery of the flat plate 84 to a predetermined height and surrounds the flat plate 84 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics. The second piezoelectric / electrostrictive vibrator 83 is formed to circulate along the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 85. The space surrounded by the peripheral wall portion 85 on the bottom plate portion 84 is a solution containing large space 89.
[0076]
On the upper surface of the bottom plate portion 84, a plurality of concave portions 86 are formed at the center portion of the bottom plate portion 84 and around the center portion. The recess 86 has a planar circular shape. And these recessed parts 86 form the solution storage small space 87 which stores a solution. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 82 described above is disposed and attached to the lower surface of the thin bottom plate 88 of the recess 86. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 82 has an annular shape, and has a maximum diameter substantially equal to the diameter of the bottom plate 88.
[0077]
The diameter of the solution containing large space 89 in the reaction cell 80 can be set as appropriate according to the type of solution and the purpose of detection. In the reaction cell 80 according to the present embodiment, the thickness of the bottom plate portion 84 is set to be thick in order to increase the depth of the recess 86. Further, the bottom plate 88 is set to have a small thickness and has light transmittance. Since the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 82 does not exist in the central portion of the bottom plate 88, the state of the solution in the recess 86 can be detected by measuring the light transmittance through the bottom plate 88.
[0078]
Also in the reaction cell 80 according to the present embodiment, the solution may be used only in the solution containing small space 87 or may be used in the state where the solution is contained in the solution containing large space 89. Then, by driving the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 82, vibrations can be transmitted to the solution in the solution containing small space 87 simultaneously as bending vibrations of the plurality of bottom plates 88. Further, by driving the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 83, vibration can be directly transmitted to the solution in the solution housing large space 89. And by transmitting a vibration to a solution, a solution is stirred and a predetermined solution reaction is accelerated | stimulated.
[0079]
Note that also in the reaction cell 80 according to the present embodiment, the first and second piezoelectric / electrostrictive vibrators 82 and 83 are connected to the drive control circuit via a wiring (not shown), and the vibration frequency and vibration time are reduced. Etc. are appropriately controlled.
[0080]
(Tenth embodiment)
FIG. 10 shows a tenth embodiment of a reaction cell according to the present invention. FIG. 10A is a plan view of the reaction cell 90 according to the present embodiment, and FIG. 10B is a JJ cross-sectional view of FIG. 10B.
[0081]
The reaction cell 90 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 91 and a plurality of piezoelectric / electrostrictive vibrators 92 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 91. In the cell main body 91, a thick flat plate 93 having a planar circular shape and a peripheral wall 94 that rises from a peripheral edge of the bottom plate 93 and surrounds the bottom plate 93 are integrally formed of, for example, zirconia ceramics.
[0082]
A pair of flat circular recesses 95 are formed on the upper surface of the bottom plate portion 93 so as to sandwich the center of the bottom plate portion 93. These recesses 95 form a solution containing small space 96 for containing the solution. Further, the space surrounded by the peripheral wall portion 94 on the bottom plate portion 93 forms a solution containing large space 98. The bottom plate portion 93 is set to be relatively thick. As a result of forming a relatively deep recess 95 in such a bottom plate 93, a thin bottom plate 97 is formed at the bottom of the recess 95. Note that the thickness of the bottom plate 97 is set to be thin enough to have optical transparency.
[0083]
A plurality of piezoelectric / electrostrictive vibrators 92 are intermittently disposed and adhered to the thin bottom plate 97 of each recess 95 along the lower surface periphery of the bottom plate 97. In addition, since the piezoelectric / electrostrictive vibrator 92 is not disposed in the central portion of the bottom plate 97, the state of the solution in the concave portion 95 (reaction state) is obtained by transmitting light from the central portion of the bottom plate 97. Can be grasped from the change in light transmittance.
[0084]
The diameter of the large solution storage space 98 in the reaction cell 90 can be set as appropriate according to the type of solution and the purpose of detection. Other configurations in the reaction cell 90 according to the present embodiment are the same as those in the above-described sixth embodiment.
[0085]
The reaction cell 90 according to the present embodiment can detect the state of the solution in the recess 95 by measuring the light transmittance because the bottom plate 77 has light transmittance.
[0086]
  Also in the reaction cell 90 according to the present embodiment, the solution may be used only in the solution containing small space 96, or the solution containing large space may be used.98You may use in the state which accommodated the solution. Further, by driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 92, the vibration is transmitted to the solution in the solution containing small space 96 and the solution containing large space 98 as a partial bending vibration of the bottom plate 97. Thus, the solution is stirred to promote a predetermined solution reaction.
[0087]
In particular, in this embodiment, by individually driving the piezoelectric / electrostrictive vibrator 92, the flow of the solution in the solution containing small space 96 can be freely controlled. For example, stirring is performed in a spiral shape. It is also possible to increase the stirring efficiency. In addition, optimal vibration corresponding to the progress of the reaction can be performed for each solution containing small space 96.
[0088]
(Eleventh embodiment)
FIG. 11 shows an eleventh embodiment of a reaction cell according to the present invention. FIG. 11A is a plan view of the reaction cell 100 according to the present embodiment, and FIG. 11B is a KK cross-sectional view of FIG.
[0089]
A reaction cell 100 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 101, a plurality of first piezoelectric / electrostrictive vibrators 102 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 101, and the cell main body 101. A pair of second piezoelectric / electrostrictive vibrators 103 and a plurality of third piezoelectric / electrostrictive vibrators 104 are provided.
[0090]
The cell main body 101 includes a thick flat first bottom plate portion 105 and a peripheral wall portion 106 that rises a predetermined height from the periphery of the first bottom plate portion 105 and surrounds the first bottom plate portion 105, for example, by zirconia ceramics. Is formed.
[0091]
A third piezoelectric / electrostrictive vibrator 104 is intermittently arranged and fixed at a peripheral portion of the first bottom plate portion 105 at a predetermined interval along the peripheral portion. Further, the first bottom plate portion 105 is formed with a pair of first concave portions 107 at positions sandwiching the center of the first bottom plate portion 105. In the first recess 107, the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 103 is formed so as to circulate along the inner peripheral surface.
[0092]
  A second bottom plate portion 108 is formed at the bottom of the first recess 107. AndSecondAs shown in FIG. 11A, the bottom plate portion 108 is formed with a plurality of second recesses 109 at the center portion and the periphery thereof.
[0093]
Further, a third bottom plate portion 110 is formed at the bottom of the second recess 109. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 described above is fixed to the lower surface of the third bottom plate portion 110. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 has an annular shape, and the maximum diameter is the same as that of the third bottom plate portion 110. Further, since a hole is opened at the center of the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102, the third bottom plate portion 110 is exposed from the hole.
[0094]
A space surrounded by the peripheral wall portion 106 on the first bottom plate portion 105 is a solution containing large space 111. A space surrounded by the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 103 on the second bottom plate portion 108 is a solution containing space 112. Further, the space in the second recess 109 on the third bottom plate part 110 is a solution containing small space 113.
[0095]
In addition, it is preferable to set the diameter of the 1st bottom board part in this reaction cell 100 in the range of several mm-several 10 cm. Moreover, it is preferable to set the diameter of the 2nd bottom-plate part 108 in the range of several 10 micrometers-several mm. Furthermore, the diameter of the third bottom plate portion 110 is preferably set in a range of several μm to several mm.
[0096]
In the reaction cell 100 according to the present embodiment, the thickness of the third bottom plate portion 110 is set to be thin and has light transmittance. Since the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 does not exist in the central portion of the third bottom plate portion 110, the state of the solution in the second recess 109 is measured by measuring the light transmittance through the bottom plate portion 110. Can be detected.
[0097]
Also in the reaction cell 100 according to the present embodiment, the solution is accommodated only in the solution accommodating small space 113, the solution is accommodated in the solution accommodating space 112, or the solution is accommodated in the solution accommodating large space 111. The solution reaction can be performed in the state.
[0098]
Then, by driving the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102, vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 can be transmitted to the solution in the solution containing small space 113 via the third bottom plate portion 110. it can. Further, by driving the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 103, vibration can be transmitted to the solution in the solution housing space 112. Furthermore, by driving the third piezoelectric / electrostrictive vibrator 104, vibration can be transmitted to the solution in the solution housing large space 111. As a result, a predetermined solution reaction can be promoted in the reaction cell 100.
[0099]
Note that also in the reaction cell 100 according to the present embodiment, the first to third piezoelectric / electrostrictive vibrators 102, 103, 104 are connected to the drive control circuit via a wiring (not shown). The vibration time and the like are appropriately controlled. In addition, the plurality of third piezoelectric / electrostrictive vibrators 104 may be driven in synchronization with each other and sequentially shifted in the circumferential direction indicated by an arrow a in FIG. In this case, the solution in the large solution storage space 111 can be turned into a macro rotational flow in a predetermined circumferential direction. The first to third piezoelectric / electrostrictive vibrators 102, 103, 104 can be driven in multiple stages for each solution storage space.
[0100]
In the reaction cell 100, the first to third piezoelectric / electrostrictive vibrators 102, 103, and 104 are respectively close to or in direct contact with the solution storage small space 113, the solution storage medium space 112, and the solution storage large space 111. It is possible to detect a change in viscosity accompanying a change in the reaction state of the inner solution. More specifically, the viscosity of the solution is determined by detecting a change in electrical constant associated with the vibration of each piezoelectric / electrostrictive vibrator.
[0101]
(Twelfth embodiment)
FIG. 12 shows a twelfth embodiment of the reaction cell according to the present invention. FIG. 12A is a plan view of the reaction cell 200 according to the present embodiment, and FIG. 12B is an LL cross-sectional view of FIG.
[0102]
The reaction cell 200 according to the present embodiment includes a container-shaped cell main body 201, a plurality of first piezoelectric / electrostrictive vibrators 202 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell main body 201, and the cell main body 201. It is composed of a pair of second piezoelectric / electrostrictive vibrators 203 and a plurality of third piezoelectric / electrostrictive vibrators 204 provided therein.
[0103]
The cell main body 201 includes a planar circular thick first bottom plate portion 205 and a peripheral wall portion 206 that rises a predetermined height from the periphery of the first bottom plate portion 205 and surrounds the first bottom plate portion 205, for example, by plastics. Is formed. The inner side surface of the peripheral wall portion 206 is a tapered surface 206A that is inclined obliquely inward and downward. The third piezoelectric / electrostrictive vibrator 204 described above is formed on the upper portion of the tapered surface 206A of the peripheral wall portion 206 so as to circulate along the tapered surface 206A.
[0104]
Further, the first bottom plate portion 205 is formed with a pair of first recesses 207 at positions sandwiching the center of the first bottom plate portion 205. In the first recess 207, the above-described second piezoelectric / electrostrictive vibrator 203 is formed to circulate along the inner peripheral surface.
[0105]
  Further, a second bottom plate portion 208 is formed at the bottom of the first recess 207. AndSecondAs shown in FIG. 12A, the bottom plate 208 has a plurality of second recesses 209 formed at the center and the periphery thereof.
[0106]
Furthermore, a third bottom plate portion 210 is formed at the bottom of the second recess 209. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 202 described above is fixed to the lower surface of the third bottom plate portion 210. The first piezoelectric / electrostrictive vibrator 202 has a ring shape, and the maximum diameter is substantially the same as that of the third bottom plate portion 210. Further, since a hole is opened at the center of the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 202, the third bottom plate portion 210 is exposed from the hole.
[0107]
A space surrounded by the peripheral wall portion 206 on the first bottom plate portion 205 is a solution containing large space 211. A space surrounded by the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 203 on the second bottom plate portion 208 is a solution containing space 212. Further, the space in the second recess 209 on the third bottom plate part 210 is a solution containing small space 213.
[0108]
In addition, it is preferable to set the diameter of the 1st bottom board part 205 in this reaction cell 200 in the range of several mm-several 10 cm. Moreover, it is preferable to set the diameter of the 2nd bottom-plate part 208 in the range of several 10 micrometers-several mm. Furthermore, the diameter of the third bottom plate portion 210 is preferably set in a range of several μm to several mm.
[0109]
In the reaction cell 200 according to the present embodiment, the thickness of the third bottom plate portion 210 is set to be thin, and has light transmittance. Since the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 202 does not exist at the center of the third bottom plate portion 210, the light transmittance is measured through the third bottom plate portion 210, so that the solution in the second recess 209 is measured. The state can be detected.
[0110]
Also in the reaction cell 200 according to the present embodiment, the solution is accommodated only in the solution accommodating small space 213, the solution is accommodated in the solution accommodating space 212, or the solution is accommodated in the solution accommodating large space 211. The solution reaction can be performed in the state.
[0111]
Then, by driving the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 202, the vibration generated in the piezoelectric / electrostrictive vibrator 202 as the flexural vibration of the third bottom plate portion 210 is transmitted to the solution in the solution containing small space 213. Can do. Further, by driving the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 203, vibration can be transmitted to the solution in the solution housing space 212. Furthermore, by driving the third piezoelectric / electrostrictive vibrator 204, vibration can be transmitted to the solution in the solution housing large space 211. As a result, a predetermined solution reaction can be promoted in the reaction cell 200.
[0112]
Note that also in the reaction cell 200 according to the present embodiment, the first to third piezoelectric / electrostrictive vibrators 202, 203, and 204 are connected to a drive control circuit via a wiring (not shown). The vibration time and the like are appropriately controlled.
[0113]
Also in the present embodiment, as in the above-described eleventh embodiment, in the reaction cell 200, the first to third piezoelectric / electrostrictive vibrators 202, 203, and 204 are close to or in direct contact with each other. It is possible to detect changes in specific gravity, viscosity and the like accompanying changes in the reaction state of the solution in the solution containing small space 213, the solution containing middle space 212, and the solution containing large space 211. Specifically, the specific gravity and viscosity of the solution are determined by detecting a change in electrical constant accompanying vibration of each piezoelectric / electrostrictive vibrator.
[0114]
(Thirteenth embodiment)
FIG. 13 shows a thirteenth embodiment of a reaction cell according to the present invention. FIG. 13A is a plan view of the reaction cell 300 according to the present embodiment, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line MM in FIG.
[0115]
The reaction cell 300 according to the present embodiment includes a container-shaped cell body 301, a plurality of first piezoelectric / electrostrictive vibrators 302 provided on the bottom lower surface (outer surface) of the cell body 301, and a first piezoelectric element. / A second piezoelectric / electrostrictive vibrator 303 provided on the bottom lower surface (outer face) of the cell body other than the part where the electrostrictive vibrator is formed.
[0116]
The cell main body 301 includes a thick flat first bottom plate portion 305 and a peripheral wall portion 306 that rises from a peripheral edge of the first bottom plate portion 305 and surrounds the first bottom plate portion 305, for example, by zirconium ceramics. Is formed.
[0117]
The first bottom plate portion 305 has a plurality of recesses 307 around the center. A plurality of second recesses 309 are further formed on the relatively thin bottom plate 310 of the recesses 307, and the piezoelectric / electrostrictive vibrator 302 is disposed and adhered to the center of the lower surface of the thin bottom plate 308 of the second recesses 309. . The piezoelectric / electrostrictive vibrator 302 is circular and has a diameter substantially equal to the diameter of the bottom plate 310. In the reaction cell 300 having such a structure, the solution containing large space surrounded by the solution containing small space 313 in the second recessed portion 309, the solution containing middle space 312 in the recessed portion 307, and the peripheral wall portion 306 on the bottom plate portion 305. And a space 311. Further, the first bottom plate portion 305 has a plurality of recesses 317 at locations other than the recess 307 around the center portion and the center portion. The concave portion 317 has a planar circular shape, and the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 303 is disposed and adhered to the lower surface of the bottom plate 320 having a thin bottom surface.
[0118]
In addition, it is preferable to set the diameter of the 1st bottom board part 305 in this reaction cell 300 in the range of several mm-several 10 cm. Moreover, it is preferable to set the diameter of the comparatively thin bottom plate 310 which becomes a 2nd bottom plate part in the range of several 10 micrometers-several mm. Furthermore, it is preferable to set the diameter of the thin bottom plate 308 to be the third bottom plate portion within a range of several μm to several mm.
[0119]
In the reaction cell 300 according to the present embodiment, the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 303 that is optimally designed for moving and stirring the solution in the solution containing large space 311 is formed. By driving the vibrator, the solution of the entire large cell containing the small cell can be freely stirred. The shape of the concave portion 317 in which the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 303 is formed is not limited to the concave shape, and is suitable for moving and stirring the solution in the solution containing large space 311. However, in order to transmit the vibration of the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 303 to the solution more efficiently, a concave shape that can utilize the flexural vibration of the thin bottom plate 320 is preferable.
[0120]
In the reaction cell 300 according to the present embodiment, the solution reaction is preferably performed in a state where the solution is stored in all of the solution storage small space 313, the solution storage middle space 312 and the solution storage large space 311.
[0121]
Note that also in the reaction cell 300 according to the present embodiment, the first and second piezoelectric / electrostrictive vibrators 302 and 303 are connected to the drive control circuit via a wiring (not shown), and the vibration frequency and vibration time are reduced. Etc. are appropriately controlled.
[0122]
In the reaction cell 300, the first and second piezoelectric / electrostrictive vibrators 302 and 303 are disposed in the solution containing small space 313, the solution containing space 312, and the solution containing large space 311 that are close to or in direct contact with each other. Changes in specific gravity, viscosity, and the like accompanying changes in the reaction state of the solution can be detected. Specifically, the specific gravity and viscosity of the solution are determined by detecting a change in electrical constant accompanying vibration of each piezoelectric / electrostrictive vibrator. In the case of the reaction cell 300, since the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 303 is not in the reaction cell, it is not particularly used for measuring the specific gravity and viscosity except when acting on the movement and stirring of the solution. This makes it possible to perform more detailed monitoring.
[0123]
(Fourteenth embodiment)
FIG. 14 shows a fourteenth embodiment of a reaction cell according to the present invention. FIG. 14A is a plan view of the reaction cell according to the present embodiment, and FIG. 14B is an NN cross-sectional view of FIG.
[0124]
The reaction cell 400 according to this embodiment has a structure in which a pair of first concave portions 107 is further added to the first bottom plate portion 105 in the reaction cell 100 according to the eleventh embodiment described above, and the other structure is the first. Since it is the same as that of the reaction cell 100 which concerns on 11th Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0125]
Such a reaction cell 400 is provided with four groups A, B, C, and D of solution containing small spaces 113 as shown in FIG. This is advantageous when immobilizing captures having adsorption specificity such as antibodies of different types in groups A, B, C and D. In addition, the usage method of the reaction cell 400 is mentioned later.
[0126]
(Example)
Next, examples using the reaction cell according to the present invention will be described.
[0127]
First, a reaction cell according to the present invention including a piezoelectric / electrostrictive vibrator and a normal cell not including a piezoelectric / electrostrictive vibrator were prepared. The reaction cell and the normal cell each have 15 or more solution storage spaces.
[0128]
Then, 15 30% (w / v) sucrose aqueous solutions were dispensed into reaction cells and normal cells, respectively, and kept at 37 ° C.
[0129]
After 10 minutes of preheating, a certain amount of sucrose-degrading enzyme was added to each cell every 2 seconds.
[0130]
Next, after adding the enzyme, the reaction solution was sampled from each cell at a predetermined time (1 to 60 minutes), and glucose was quantified (colorimetric quantification with a spectrophotometer: using F-kit of Boehringer Mannheim Co., Ltd.) . The results are shown in a graph shown in FIG. 16 in which the reaction time is on the horizontal axis and the yield (the amount of produced glucose / the amount of added sucrose (W / W)) is on the vertical axis.
[0131]
As shown in FIG. 16, in the reaction cell (vibration cell) of the present invention provided with the piezoelectric / electrostrictive vibrator, the reaction progressed properly to near the theoretical value, but in the normal cell, the reaction progress rate was low, and the data The results were also highly variable.
[0132]
(Other embodiments)
Although the embodiment of the present invention has been described above, it should not be understood that the description and the drawings, which constitute a part of the disclosure of the above embodiment, limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
[0133]
For example, in the above-described eleventh to fourteenth embodiments, the space formed in the reaction cell has three stages of the solution storage large space, the solution storage space, and the solution storage small space. It is good also as a structure provided with the solution storage space formed in the bottom part of a solution storage small space in a still smaller recessed part. That is, the solution storage space that is sequentially reduced may be formed in a multistage manner in a large solution storage space.
[0134]
Further, in the reaction cell of the present invention, the number of solution storage spaces formed inside is appropriately changed according to the solution used and the purpose of analysis, and may be arranged in a matrix, for example.
[0135]
[Method for producing reaction cell]
Next, various methods for producing the reaction cell according to the present invention will be briefly described.
[0136]
(Manufacturing method using zirconia ceramics)
First, a green sheet of zirconia ceramics is appropriately laminated to form a cell body shape. Thereafter, the green sheet laminate is fired to produce a cell body.
[0137]
Next, a lower electrode, a piezoelectric / electrostrictive body, and an upper electrode are sequentially formed on the back surface of the bottom plate portion of the cell body by printing and baking. In this way, a reaction cell can be produced.
[0138]
(Manufacturing method for cutting)
The translucent alumina ceramic fired in bulk is processed into the shape of the cell body by cutting. Thereafter, a piezoelectric / electrostrictive vibrator is manufactured. The piezoelectric / electrostrictive vibrator is manufactured by sequentially printing a lower electrode, a piezoelectric / electrostrictive body layer, and an upper electrode at predetermined positions of a cell body, and then firing them to produce a reaction cell.
[0139]
(Manufacturing method for attaching a transparent plate)
The cell body is formed by laminating with a ceramic green sheet so as to form a hole penetrating the portion containing the solution. Then, the laminated body which consists of ceramic green sheets is baked. Thereafter, a plate made of transparent glass or synthetic resin is bonded to the lower surface of the fired body by an adhesive, thermal diffusion, or thermocompression bonding (when the synthetic resin is a thermoplastic resin) to produce a cell body. Further, a reaction cell is fabricated by attaching a piezoelectric / electrostrictive vibrator to an appropriate position of the cell body with an adhesive.
[0140]
(Production method using etched glass)
A transparent glass is etched to form a recess, and then a piezoelectric / electrostrictive vibrator is attached with an adhesive with an adhesive to produce a reaction cell.
[0141]
(Production method using transparent synthetic resin)
A transparent synthetic resin material is poured into a mold to form a cell body, and a piezoelectric / electrostrictive vibrator is attached to an appropriate place with an adhesive to produce a reaction cell.
[0142]
As described above, various manufacturing methods of the reaction cell have been described. However, when a capture having adsorption specificity, for example, must be attached in the reaction cell, the capture may be fixed to the reaction cell manufactured by the above-described method. However, a transparent glass or a transparent synthetic resin with a capture fixed beforehand may be adhered to the wall of the cell body.
[0143]
In order to fabricate the piezoelectric / electrostrictive vibrator, the process of printing the paste including the raw materials of the lower electrode, the piezoelectric / electrostrictive layer, and the upper electrode on the cell body by screen printing is performed using the lower electrode, piezoelectric / A laminate may be formed by repeating for each electrostrictive layer and upper electrode, and firing may be performed, each paste may be fired for each printing, or a combination of both may be used. Here, the method of supplying the paste containing each raw material onto the ceramic may be screen printing when supplied to the lower surface of the bottom plate part, but when supplying to the peripheral wall part, the through fall printing method is used. Alternatively, it may be supplied by dipping a cell body in which a mask is attached to a portion not formed in a solution containing each raw material. In particular, the upper electrode is not limited to being formed by printing, dipping and firing, and may be formed using a thin film forming technique such as sputtering or vapor deposition.
[0144]
[How to use the reaction cell]
Next, a method for using the reaction cell 400 according to the thirteenth embodiment will be described with reference to FIG.
[0145]
(First usage)
As shown in FIG. 15, in the groups AB, C, and D each including nine solution containing small spaces 113, the spaces a, b, c, d, e, f, g, Let h and the central space i. In each of these spaces a to h, each dilution step solution of an enzyme whose activity is unknown is dispensed. Here, the space i is blank. After that, the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 is driven for a certain period of time provided under the space in which the solution is accommodated to transmit a vibration having a predetermined strength to the solution in each space. Then, after a certain reaction time has elapsed, the state of the solution is detected by colorimetrically measuring the solution in each space or measuring the viscosity of the solution. For the colorimetry, for example, light may be irradiated from the upper side to the lower side of the reaction cell 400, and the light transmittance transmitted through the third bottom plate portion 110 on the lower surface side of the reaction cell 400 may be measured. The viscosity may be determined by detecting a change in electrical constant accompanying the vibration of the first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 and determining the viscosity. By detecting the state of the solution in this way, the enzyme activity (U) can be calculated.
[0146]
(Second usage)
Each dilution stage solution of the enzyme whose activity is unknown is dispensed in the spaces a to h shown in FIG. Here, the space i is blank. Next, after driving each first piezoelectric / electrostrictive vibrator 102 for a certain period of time (even if it is unknown what reaction has progressed in this state), the substrate of the enzyme predicted in the solution containing space 112 Add a mixture of At this time, the second piezoelectric / electrostrictive vibrator 103 surrounding the solution housing space 112 is driven to stir the solution to promote the progress of the reaction.
[0147]
Then, as in the first usage method described above, it is determined which substrate has reacted by measuring the colorimetric color and the viscosity of the solution. Thereby, the function and substrate specificity of the enzyme can be determined.
[0148]
(Third usage method)
Captures having adsorption specificities such as different types of antibodies derived from organs of a living body (for example, liver, spleen, blood, large intestine, etc.) in groups A, B, C, and D of the solution containing small spaces shown in FIG. To fix. Then, each organ-derived sample is added to the solution containing space 112 of each group. At this time, the first and second piezoelectric / electrostrictive vibrators 102 and 103 are driven. By this driving, the solution in each solution housing space 112 is stirred and the biochemical reaction is promoted.
[0149]
After a predetermined reaction time has elapsed, the reaction progress of each group A, B, C, D can be determined by pattern recognition to determine the presence or absence of an organ abnormality. Such pattern recognition can be performed from the lower surface side of the reaction cell 400 because the third bottom plate portion 110 has optical transparency.
[0150]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the present invention, the progress of the reaction of the solution, the reaction time, and the like can be controlled by defining the vibration time and vibration interval of the piezoelectric / electrostrictive vibrator. For this reason, there is no contamination between cells, and sufficient agitation can be performed even in a minute space. Since the shape of the piezoelectric / electrostrictive vibrator can be freely designed, optical sensing is possible, and the solution state can be grasped optically.
[0151]
In addition, according to the present invention, the chemical reaction of the solution progresses, and for example, the change in the specific gravity, viscosity, etc. of the solution is detected by detecting the change in the electric constant accompanying the vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator. It is possible to detect the progress and reaction status. For this reason, optimal vibration can be performed while sensing states such as specific gravity and viscosity.
[0152]
Furthermore, according to the present invention, by controlling the operation of the piezoelectric / electrostrictive vibrator provided in each cell, it is possible to perform stirring control, reaction control, state detection, etc. according to each cell. It becomes. In addition, the piezoelectric / electrostrictive vibrator can directly transmit vibration to the solution, and vibration can be controlled independently between cells.
[0153]
In addition, by driving a piezoelectric / electrostrictive vibrator provided in a cell containing a plurality of cells, the solution of the whole cell to be contained can be evenly stirred, and each cell to be contained is individually piezoelectric / electrostrictive. Stirring can be controlled with an electrostrictive vibrator.
[0154]
Furthermore, it is possible to detect the reaction state of the solution by detecting the change in the electrical constant accompanying the vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator and determining the specific gravity, viscosity, etc. of the solution.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a first embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view of the reaction cell, and FIG.
FIGS. 2A and 2B show a second embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 2A is a plan view of the reaction cell, and FIG.
3A and 3B show a third embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 3A is a plan view of the reaction cell, and FIG.
4A and 4B show a fourth embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 4A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
5A and 5B show a fifth embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 5A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 5B is an EE cross-sectional view of FIG.
6A and 6B show a sixth embodiment of a reaction cell according to the present invention, where FIG. 6A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
7A and 7B show a seventh embodiment of a reaction cell according to the present invention, wherein FIG. 7A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 7B is a GG cross-sectional view of FIG.
8A and 8B show an eighth embodiment of the reaction cell according to the present invention, in which FIG. 8A is a plan view of the reaction cell, and FIG.
FIGS. 9A and 9B show a ninth embodiment of a reaction cell according to the present invention, FIG. 9A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 10 shows a tenth embodiment of a reaction cell according to the present invention, wherein (a) is a plan view of the reaction cell, and (b) is a JJ sectional view of (a).
11A and 11B show an eleventh embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 11A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 11B is a KK cross-sectional view of FIG.
FIG. 12 shows a twelfth embodiment of the reaction cell according to the present invention, wherein (a) is a plan view of the reaction cell, and (b) is an LL cross-sectional view of (a).
FIG. 13 shows a thirteenth embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which (a) is a plan view of the reaction cell and (b) is a cross-sectional view taken along line MM of (a).
14A and 14B show a fourteenth embodiment of a reaction cell according to the present invention, in which FIG. 14A is a plan view of the reaction cell, and FIG. 14B is an NN cross-sectional view of FIG.
FIG. 15 is a plan view of a reaction cell showing an example of a method for using the reaction cell according to the present invention.
FIG. 16 is a graph showing the relationship between reaction time and yield in an example in which an enzyme reaction was performed using a reaction cell according to the present invention and a normal cell not equipped with a piezoelectric / electrostrictive vibrator.
[Explanation of symbols]
1,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,200,300 reaction cell
2, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 201, 301 Cell body
3, 12, 32, 42, 52, 62 Piezoelectric / electrostrictive vibrator
102, 202, 302 First piezoelectric / electrostrictive vibrator
103, 203, 303 Second piezoelectric / electrostrictive vibrator
104, 204, 304 Third piezoelectric / electrostrictive vibrator

Claims (9)

周壁部と底部とを有して、溶液を収容するセルと、
前記セルの内側周壁面または内側底部若しくは外側底部の一部に一体的に設けられ、前記溶液を用いた反応を促進／制御するために前記溶液の撹拌を行う圧電／電歪振動子と、
を備える反応セルであって、
前記圧電／電歪振動子の振動の振幅をΔｄとし、前記セルの振動方向の長さをｄとしたときに、０．０００００１＜Δｄ／ｄ ＜０．０１であることを特徴とする反応セル。A cell having a peripheral wall portion and a bottom portion and containing a solution;
A piezoelectric / electrostrictive vibrator that is integrally provided on the inner peripheral wall surface of the cell or a part of the inner bottom portion or the outer bottom portion, and stirs the solution to promote / control the reaction using the solution;
A reaction cell comprising:
0.000001 <Δd / d <0.01, where 0.000001 <Δd / d <0.01, where Δd is the amplitude of vibration of the piezoelectric / electrostrictive vibrator and d is the length in the vibration direction of the cell. . 請求項１記載の反応セルであって、
複数の前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられ、前記セルのうち少なくとも一部のセルに前記圧電／電歪振動子が設けられていることを特徴とする反応セル。The reaction cell according to claim 1, wherein
A reaction cell characterized in that a plurality of the cells are successively reduced in a multistage manner and the piezoelectric / electrostrictive vibrator is provided in at least some of the cells. 請求項１記載の反応セルであって、
複数の前記セルが多段的に順次縮小していれこ状に設けられるとともに、小さなセルが形成された大きなセルの少なくとも一部に、小さなセルが形成された箇所以外の箇所であって、大きなセルに収容された液体を移動、撹拌する前記圧電／電歪振動子が設けられていることを特徴とする反応セル。The reaction cell according to claim 1, wherein
A plurality of the cells are sequentially reduced in a multistage manner, and are provided in a cocoon shape, and at least a part of a large cell in which a small cell is formed, a part other than a part in which a small cell is formed, and a large cell. A reaction cell comprising the piezoelectric / electrostrictive vibrator for moving and stirring a stored liquid. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
前記周壁部と前記底部とは、ジルコニアセラミックスで一体焼成されてなることを特徴とする反応セル。A reaction cell according to any one of claims 1 to 3,
The peripheral wall portion and the bottom portion are integrally fired with zirconia ceramics. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
前記周壁部と前記底部とは、光透過性を有するセラミックスで一体焼成されてなることを特徴とする反応セル。A reaction cell according to any one of claims 1 to 3,
The reaction wall, wherein the peripheral wall portion and the bottom portion are integrally fired with a light-transmitting ceramic. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
前記周壁部はセラミックスで形成され、前記底部は透明なガラスでなることを特徴とする反応セル。A reaction cell according to any one of claims 1 to 3,
The reaction cell, wherein the peripheral wall portion is made of ceramics and the bottom portion is made of transparent glass. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
前記周壁部はセラミックスで形成され、前記底部は透明な合成樹脂でなることを特徴とする反応セル。A reaction cell according to any one of claims 1 to 3,
The reaction cell is characterized in that the peripheral wall portion is made of ceramics and the bottom portion is made of a transparent synthetic resin. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反応セルであって、
前記周壁部および前記底部は、透明なガラスまたは合成樹脂で形成され、前記圧電／電歪振動子が前記周壁部または前記底部に貼着されていることを特徴とする反応セル。A reaction cell according to any one of claims 1 to 3,
The reaction cell, wherein the peripheral wall portion and the bottom portion are made of transparent glass or synthetic resin, and the piezoelectric / electrostrictive vibrator is bonded to the peripheral wall portion or the bottom portion. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された反応セルであって、
前記圧電／電歪振動子が、前記セル内の前記溶液の状態変化を検出することを特徴とする反応セル。A reaction cell according to any one of claims 1 to 8,
The reaction cell, wherein the piezoelectric / electrostrictive vibrator detects a change in the state of the solution in the cell.
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